Revert "Change memcpy/memset/memmove to have dest and source alignments."
[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/Analysis/ValueTracking.h"
24 #include "llvm/IR/CallSite.h"
25 #include "llvm/IR/Constants.h"
26 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
27 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
28 #include "llvm/IR/Dominators.h"
29 #include "llvm/IR/Function.h"
30 #include "llvm/IR/GetElementPtrTypeIterator.h"
31 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
32 #include "llvm/IR/InlineAsm.h"
33 #include "llvm/IR/Instructions.h"
34 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
35 #include "llvm/IR/MDBuilder.h"
36 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
37 #include "llvm/IR/Statepoint.h"
38 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
39 #include "llvm/IR/ValueMap.h"
40 #include "llvm/Pass.h"
41 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
42 #include "llvm/Support/Debug.h"
43 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
44 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
45 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
47 #include "llvm/Transforms/Utils/BuildLibCalls.h"
48 #include "llvm/Transforms/Utils/BypassSlowDivision.h"
49 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
50 #include "llvm/Transforms/Utils/SimplifyLibCalls.h"
51 using namespace llvm;
52 using namespace llvm::PatternMatch;
53
54 #define DEBUG_TYPE "codegenprepare"
55
56 STATISTIC(NumBlocksElim, "Number of blocks eliminated");
57 STATISTIC(NumPHIsElim,   "Number of trivial PHIs eliminated");
58 STATISTIC(NumGEPsElim,   "Number of GEPs converted to casts");
59 STATISTIC(NumCmpUses, "Number of uses of Cmp expressions replaced with uses of "
60                       "sunken Cmps");
61 STATISTIC(NumCastUses, "Number of uses of Cast expressions replaced with uses "
62                        "of sunken Casts");
63 STATISTIC(NumMemoryInsts, "Number of memory instructions whose address "
64                           "computations were sunk");
65 STATISTIC(NumExtsMoved,  "Number of [s|z]ext instructions combined with loads");
66 STATISTIC(NumExtUses,    "Number of uses of [s|z]ext instructions optimized");
67 STATISTIC(NumRetsDup,    "Number of return instructions duplicated");
68 STATISTIC(NumDbgValueMoved, "Number of debug value instructions moved");
69 STATISTIC(NumSelectsExpanded, "Number of selects turned into branches");
70 STATISTIC(NumAndCmpsMoved, "Number of and/cmp's pushed into branches");
71 STATISTIC(NumStoreExtractExposed, "Number of store(extractelement) exposed");
72
73 static cl::opt<bool> DisableBranchOpts(
74   "disable-cgp-branch-opts", cl::Hidden, cl::init(false),
75   cl::desc("Disable branch optimizations in CodeGenPrepare"));
76
77 static cl::opt<bool>
78     DisableGCOpts("disable-cgp-gc-opts", cl::Hidden, cl::init(false),
79                   cl::desc("Disable GC optimizations in CodeGenPrepare"));
80
81 static cl::opt<bool> DisableSelectToBranch(
82   "disable-cgp-select2branch", cl::Hidden, cl::init(false),
83   cl::desc("Disable select to branch conversion."));
84
85 static cl::opt<bool> AddrSinkUsingGEPs(
86   "addr-sink-using-gep", cl::Hidden, cl::init(false),
87   cl::desc("Address sinking in CGP using GEPs."));
88
89 static cl::opt<bool> EnableAndCmpSinking(
90    "enable-andcmp-sinking", cl::Hidden, cl::init(true),
91    cl::desc("Enable sinkinig and/cmp into branches."));
92
93 static cl::opt<bool> DisableStoreExtract(
94     "disable-cgp-store-extract", cl::Hidden, cl::init(false),
95     cl::desc("Disable store(extract) optimizations in CodeGenPrepare"));
96
97 static cl::opt<bool> StressStoreExtract(
98     "stress-cgp-store-extract", cl::Hidden, cl::init(false),
99     cl::desc("Stress test store(extract) optimizations in CodeGenPrepare"));
100
101 static cl::opt<bool> DisableExtLdPromotion(
102     "disable-cgp-ext-ld-promotion", cl::Hidden, cl::init(false),
103     cl::desc("Disable ext(promotable(ld)) -> promoted(ext(ld)) optimization in "
104              "CodeGenPrepare"));
105
106 static cl::opt<bool> StressExtLdPromotion(
107     "stress-cgp-ext-ld-promotion", cl::Hidden, cl::init(false),
108     cl::desc("Stress test ext(promotable(ld)) -> promoted(ext(ld)) "
109              "optimization in CodeGenPrepare"));
110
111 namespace {
112 typedef SmallPtrSet<Instruction *, 16> SetOfInstrs;
113 typedef PointerIntPair<Type *, 1, bool> TypeIsSExt;
114 typedef DenseMap<Instruction *, TypeIsSExt> InstrToOrigTy;
115 class TypePromotionTransaction;
116
117   class CodeGenPrepare : public FunctionPass {
118     const TargetMachine *TM;
119     const TargetLowering *TLI;
120     const TargetTransformInfo *TTI;
121     const TargetLibraryInfo *TLInfo;
122
123     /// As we scan instructions optimizing them, this is the next instruction
124     /// to optimize. Transforms that can invalidate this should update it.
125     BasicBlock::iterator CurInstIterator;
126
127     /// Keeps track of non-local addresses that have been sunk into a block.
128     /// This allows us to avoid inserting duplicate code for blocks with
129     /// multiple load/stores of the same address.
130     ValueMap<Value*, Value*> SunkAddrs;
131
132     /// Keeps track of all instructions inserted for the current function.
133     SetOfInstrs InsertedInsts;
134     /// Keeps track of the type of the related instruction before their
135     /// promotion for the current function.
136     InstrToOrigTy PromotedInsts;
137
138     /// True if CFG is modified in any way.
139     bool ModifiedDT;
140
141     /// True if optimizing for size.
142     bool OptSize;
143
144     /// DataLayout for the Function being processed.
145     const DataLayout *DL;
146
147   public:
148     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
149     explicit CodeGenPrepare(const TargetMachine *TM = nullptr)
150         : FunctionPass(ID), TM(TM), TLI(nullptr), TTI(nullptr), DL(nullptr) {
151         initializeCodeGenPreparePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
152       }
153     bool runOnFunction(Function &F) override;
154
155     const char *getPassName() const override { return "CodeGen Prepare"; }
156
157     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
158       AU.addPreserved<DominatorTreeWrapperPass>();
159       AU.addRequired<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
160       AU.addRequired<TargetTransformInfoWrapperPass>();
161     }
162
163   private:
164     bool eliminateFallThrough(Function &F);
165     bool eliminateMostlyEmptyBlocks(Function &F);
166     bool canMergeBlocks(const BasicBlock *BB, const BasicBlock *DestBB) const;
167     void eliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB);
168     bool optimizeBlock(BasicBlock &BB, bool& ModifiedDT);
169     bool optimizeInst(Instruction *I, bool& ModifiedDT);
170     bool optimizeMemoryInst(Instruction *I, Value *Addr,
171                             Type *AccessTy, unsigned AS);
172     bool optimizeInlineAsmInst(CallInst *CS);
173     bool optimizeCallInst(CallInst *CI, bool& ModifiedDT);
174     bool moveExtToFormExtLoad(Instruction *&I);
175     bool optimizeExtUses(Instruction *I);
176     bool optimizeSelectInst(SelectInst *SI);
177     bool optimizeShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst *SI);
178     bool optimizeSwitchInst(SwitchInst *CI);
179     bool optimizeExtractElementInst(Instruction *Inst);
180     bool dupRetToEnableTailCallOpts(BasicBlock *BB);
181     bool placeDbgValues(Function &F);
182     bool sinkAndCmp(Function &F);
183     bool extLdPromotion(TypePromotionTransaction &TPT, LoadInst *&LI,
184                         Instruction *&Inst,
185                         const SmallVectorImpl<Instruction *> &Exts,
186                         unsigned CreatedInstCost);
187     bool splitBranchCondition(Function &F);
188     bool simplifyOffsetableRelocate(Instruction &I);
189     void stripInvariantGroupMetadata(Instruction &I);
190   };
191 }
192
193 char CodeGenPrepare::ID = 0;
194 INITIALIZE_TM_PASS(CodeGenPrepare, "codegenprepare",
195                    "Optimize for code generation", false, false)
196
197 FunctionPass *llvm::createCodeGenPreparePass(const TargetMachine *TM) {
198   return new CodeGenPrepare(TM);
199 }
200
201 bool CodeGenPrepare::runOnFunction(Function &F) {
202   if (skipOptnoneFunction(F))
203     return false;
204
205   DL = &F.getParent()->getDataLayout();
206
207   bool EverMadeChange = false;
208   // Clear per function information.
209   InsertedInsts.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   OptSize = F.optForSize();
218
219   /// This optimization identifies DIV instructions that can be
220   /// profitably bypassed and carried out with a shorter, faster divide.
221   if (!OptSize && TLI && TLI->isSlowDivBypassed()) {
222     const DenseMap<unsigned int, unsigned int> &BypassWidths =
223        TLI->getBypassSlowDivWidths();
224     for (Function::iterator I = F.begin(); I != F.end(); I++)
225       EverMadeChange |= bypassSlowDivision(F, I, BypassWidths);
226   }
227
228   // Eliminate blocks that contain only PHI nodes and an
229   // unconditional branch.
230   EverMadeChange |= eliminateMostlyEmptyBlocks(F);
231
232   // llvm.dbg.value is far away from the value then iSel may not be able
233   // handle it properly. iSel will drop llvm.dbg.value if it can not
234   // find a node corresponding to the value.
235   EverMadeChange |= placeDbgValues(F);
236
237   // If there is a mask, compare against zero, and branch that can be combined
238   // into a single target instruction, push the mask and compare into branch
239   // users. Do this before OptimizeBlock -> OptimizeInst ->
240   // OptimizeCmpExpression, which perturbs the pattern being searched for.
241   if (!DisableBranchOpts) {
242     EverMadeChange |= sinkAndCmp(F);
243     EverMadeChange |= splitBranchCondition(F);
244   }
245
246   bool MadeChange = true;
247   while (MadeChange) {
248     MadeChange = false;
249     for (Function::iterator I = F.begin(); I != F.end(); ) {
250       BasicBlock *BB = &*I++;
251       bool ModifiedDTOnIteration = false;
252       MadeChange |= optimizeBlock(*BB, ModifiedDTOnIteration);
253
254       // Restart BB iteration if the dominator tree of the Function was changed
255       if (ModifiedDTOnIteration)
256         break;
257     }
258     EverMadeChange |= MadeChange;
259   }
260
261   SunkAddrs.clear();
262
263   if (!DisableBranchOpts) {
264     MadeChange = false;
265     SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> WorkList;
266     for (BasicBlock &BB : F) {
267       SmallVector<BasicBlock *, 2> Successors(succ_begin(&BB), succ_end(&BB));
268       MadeChange |= ConstantFoldTerminator(&BB, true);
269       if (!MadeChange) continue;
270
271       for (SmallVectorImpl<BasicBlock*>::iterator
272              II = Successors.begin(), IE = Successors.end(); II != IE; ++II)
273         if (pred_begin(*II) == pred_end(*II))
274           WorkList.insert(*II);
275     }
276
277     // Delete the dead blocks and any of their dead successors.
278     MadeChange |= !WorkList.empty();
279     while (!WorkList.empty()) {
280       BasicBlock *BB = *WorkList.begin();
281       WorkList.erase(BB);
282       SmallVector<BasicBlock*, 2> Successors(succ_begin(BB), succ_end(BB));
283
284       DeleteDeadBlock(BB);
285
286       for (SmallVectorImpl<BasicBlock*>::iterator
287              II = Successors.begin(), IE = Successors.end(); II != IE; ++II)
288         if (pred_begin(*II) == pred_end(*II))
289           WorkList.insert(*II);
290     }
291
292     // Merge pairs of basic blocks with unconditional branches, connected by
293     // a single edge.
294     if (EverMadeChange || MadeChange)
295       MadeChange |= eliminateFallThrough(F);
296
297     EverMadeChange |= MadeChange;
298   }
299
300   if (!DisableGCOpts) {
301     SmallVector<Instruction *, 2> Statepoints;
302     for (BasicBlock &BB : F)
303       for (Instruction &I : BB)
304         if (isStatepoint(I))
305           Statepoints.push_back(&I);
306     for (auto &I : Statepoints)
307       EverMadeChange |= simplifyOffsetableRelocate(*I);
308   }
309
310   return EverMadeChange;
311 }
312
313 /// Merge basic blocks which are connected by a single edge, where one of the
314 /// basic blocks has a single successor pointing to the other basic block,
315 /// which has a single predecessor.
316 bool CodeGenPrepare::eliminateFallThrough(Function &F) {
317   bool Changed = false;
318   // Scan all of the blocks in the function, except for the entry block.
319   for (Function::iterator I = std::next(F.begin()), E = F.end(); I != E;) {
320     BasicBlock *BB = &*I++;
321     // If the destination block has a single pred, then this is a trivial
322     // edge, just collapse it.
323     BasicBlock *SinglePred = BB->getSinglePredecessor();
324
325     // Don't merge if BB's address is taken.
326     if (!SinglePred || SinglePred == BB || BB->hasAddressTaken()) continue;
327
328     BranchInst *Term = dyn_cast<BranchInst>(SinglePred->getTerminator());
329     if (Term && !Term->isConditional()) {
330       Changed = true;
331       DEBUG(dbgs() << "To merge:\n"<< *SinglePred << "\n\n\n");
332       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.
333       // If so, we will need to move BB back to the entry position.
334       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
335       MergeBasicBlockIntoOnlyPred(BB, nullptr);
336
337       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
338         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
339
340       // We have erased a block. Update the iterator.
341       I = BB->getIterator();
342     }
343   }
344   return Changed;
345 }
346
347 /// Eliminate blocks that contain only PHI nodes, debug info directives, and an
348 /// unconditional branch. Passes before isel (e.g. LSR/loopsimplify) often split
349 /// edges in ways that are non-optimal for isel. Start by eliminating these
350 /// blocks so we can split them the way we want them.
351 bool CodeGenPrepare::eliminateMostlyEmptyBlocks(Function &F) {
352   bool MadeChange = false;
353   // Note that this intentionally skips the entry block.
354   for (Function::iterator I = std::next(F.begin()), E = F.end(); I != E;) {
355     BasicBlock *BB = &*I++;
356
357     // If this block doesn't end with an uncond branch, ignore it.
358     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
359     if (!BI || !BI->isUnconditional())
360       continue;
361
362     // If the instruction before the branch (skipping debug info) isn't a phi
363     // node, then other stuff is happening here.
364     BasicBlock::iterator BBI = BI->getIterator();
365     if (BBI != BB->begin()) {
366       --BBI;
367       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) {
368         if (BBI == BB->begin())
369           break;
370         --BBI;
371       }
372       if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) && !isa<PHINode>(BBI))
373         continue;
374     }
375
376     // Do not break infinite loops.
377     BasicBlock *DestBB = BI->getSuccessor(0);
378     if (DestBB == BB)
379       continue;
380
381     if (!canMergeBlocks(BB, DestBB))
382       continue;
383
384     eliminateMostlyEmptyBlock(BB);
385     MadeChange = true;
386   }
387   return MadeChange;
388 }
389
390 /// Return true if we can merge BB into DestBB if there is a single
391 /// unconditional branch between them, and BB contains no other non-phi
392 /// instructions.
393 bool CodeGenPrepare::canMergeBlocks(const BasicBlock *BB,
394                                     const BasicBlock *DestBB) const {
395   // We only want to eliminate blocks whose phi nodes are used by phi nodes in
396   // the successor.  If there are more complex condition (e.g. preheaders),
397   // don't mess around with them.
398   BasicBlock::const_iterator BBI = BB->begin();
399   while (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI++)) {
400     for (const User *U : PN->users()) {
401       const Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
402       if (UI->getParent() != DestBB || !isa<PHINode>(UI))
403         return false;
404       // If User is inside DestBB block and it is a PHINode then check
405       // incoming value. If incoming value is not from BB then this is
406       // a complex condition (e.g. preheaders) we want to avoid here.
407       if (UI->getParent() == DestBB) {
408         if (const PHINode *UPN = dyn_cast<PHINode>(UI))
409           for (unsigned I = 0, E = UPN->getNumIncomingValues(); I != E; ++I) {
410             Instruction *Insn = dyn_cast<Instruction>(UPN->getIncomingValue(I));
411             if (Insn && Insn->getParent() == BB &&
412                 Insn->getParent() != UPN->getIncomingBlock(I))
413               return false;
414           }
415       }
416     }
417   }
418
419   // If BB and DestBB contain any common predecessors, then the phi nodes in BB
420   // and DestBB may have conflicting incoming values for the block.  If so, we
421   // can't merge the block.
422   const PHINode *DestBBPN = dyn_cast<PHINode>(DestBB->begin());
423   if (!DestBBPN) return true;  // no conflict.
424
425   // Collect the preds of BB.
426   SmallPtrSet<const BasicBlock*, 16> BBPreds;
427   if (const PHINode *BBPN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
428     // It is faster to get preds from a PHI than with pred_iterator.
429     for (unsigned i = 0, e = BBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
430       BBPreds.insert(BBPN->getIncomingBlock(i));
431   } else {
432     BBPreds.insert(pred_begin(BB), pred_end(BB));
433   }
434
435   // Walk the preds of DestBB.
436   for (unsigned i = 0, e = DestBBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
437     BasicBlock *Pred = DestBBPN->getIncomingBlock(i);
438     if (BBPreds.count(Pred)) {   // Common predecessor?
439       BBI = DestBB->begin();
440       while (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI++)) {
441         const Value *V1 = PN->getIncomingValueForBlock(Pred);
442         const Value *V2 = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
443
444         // If V2 is a phi node in BB, look up what the mapped value will be.
445         if (const PHINode *V2PN = dyn_cast<PHINode>(V2))
446           if (V2PN->getParent() == BB)
447             V2 = V2PN->getIncomingValueForBlock(Pred);
448
449         // If there is a conflict, bail out.
450         if (V1 != V2) return false;
451       }
452     }
453   }
454
455   return true;
456 }
457
458
459 /// Eliminate a basic block that has only phi's and an unconditional branch in
460 /// it.
461 void CodeGenPrepare::eliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB) {
462   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
463   BasicBlock *DestBB = BI->getSuccessor(0);
464
465   DEBUG(dbgs() << "MERGING MOSTLY EMPTY BLOCKS - BEFORE:\n" << *BB << *DestBB);
466
467   // If the destination block has a single pred, then this is a trivial edge,
468   // just collapse it.
469   if (BasicBlock *SinglePred = DestBB->getSinglePredecessor()) {
470     if (SinglePred != DestBB) {
471       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.  If so, we
472       // will need to move BB back to the entry position.
473       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
474       MergeBasicBlockIntoOnlyPred(DestBB, nullptr);
475
476       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
477         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
478
479       DEBUG(dbgs() << "AFTER:\n" << *DestBB << "\n\n\n");
480       return;
481     }
482   }
483
484   // Otherwise, we have multiple predecessors of BB.  Update the PHIs in DestBB
485   // to handle the new incoming edges it is about to have.
486   PHINode *PN;
487   for (BasicBlock::iterator BBI = DestBB->begin();
488        (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
489     // Remove the incoming value for BB, and remember it.
490     Value *InVal = PN->removeIncomingValue(BB, false);
491
492     // Two options: either the InVal is a phi node defined in BB or it is some
493     // value that dominates BB.
494     PHINode *InValPhi = dyn_cast<PHINode>(InVal);
495     if (InValPhi && InValPhi->getParent() == BB) {
496       // Add all of the input values of the input PHI as inputs of this phi.
497       for (unsigned i = 0, e = InValPhi->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
498         PN->addIncoming(InValPhi->getIncomingValue(i),
499                         InValPhi->getIncomingBlock(i));
500     } else {
501       // Otherwise, add one instance of the dominating value for each edge that
502       // we will be adding.
503       if (PHINode *BBPN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
504         for (unsigned i = 0, e = BBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
505           PN->addIncoming(InVal, BBPN->getIncomingBlock(i));
506       } else {
507         for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
508           PN->addIncoming(InVal, *PI);
509       }
510     }
511   }
512
513   // The PHIs are now updated, change everything that refers to BB to use
514   // DestBB and remove BB.
515   BB->replaceAllUsesWith(DestBB);
516   BB->eraseFromParent();
517   ++NumBlocksElim;
518
519   DEBUG(dbgs() << "AFTER:\n" << *DestBB << "\n\n\n");
520 }
521
522 // Computes a map of base pointer relocation instructions to corresponding
523 // derived pointer relocation instructions given a vector of all relocate calls
524 static void computeBaseDerivedRelocateMap(
525     const SmallVectorImpl<User *> &AllRelocateCalls,
526     DenseMap<IntrinsicInst *, SmallVector<IntrinsicInst *, 2>> &
527         RelocateInstMap) {
528   // Collect information in two maps: one primarily for locating the base object
529   // while filling the second map; the second map is the final structure holding
530   // a mapping between Base and corresponding Derived relocate calls
531   DenseMap<std::pair<unsigned, unsigned>, IntrinsicInst *> RelocateIdxMap;
532   for (auto &U : AllRelocateCalls) {
533     GCRelocateOperands ThisRelocate(U);
534     IntrinsicInst *I = cast<IntrinsicInst>(U);
535     auto K = std::make_pair(ThisRelocate.getBasePtrIndex(),
536                             ThisRelocate.getDerivedPtrIndex());
537     RelocateIdxMap.insert(std::make_pair(K, I));
538   }
539   for (auto &Item : RelocateIdxMap) {
540     std::pair<unsigned, unsigned> Key = Item.first;
541     if (Key.first == Key.second)
542       // Base relocation: nothing to insert
543       continue;
544
545     IntrinsicInst *I = Item.second;
546     auto BaseKey = std::make_pair(Key.first, Key.first);
547
548     // We're iterating over RelocateIdxMap so we cannot modify it.
549     auto MaybeBase = RelocateIdxMap.find(BaseKey);
550     if (MaybeBase == RelocateIdxMap.end())
551       // TODO: We might want to insert a new base object relocate and gep off
552       // that, if there are enough derived object relocates.
553       continue;
554
555     RelocateInstMap[MaybeBase->second].push_back(I);
556   }
557 }
558
559 // Accepts a GEP and extracts the operands into a vector provided they're all
560 // small integer constants
561 static bool getGEPSmallConstantIntOffsetV(GetElementPtrInst *GEP,
562                                           SmallVectorImpl<Value *> &OffsetV) {
563   for (unsigned i = 1; i < GEP->getNumOperands(); i++) {
564     // Only accept small constant integer operands
565     auto Op = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
566     if (!Op || Op->getZExtValue() > 20)
567       return false;
568   }
569
570   for (unsigned i = 1; i < GEP->getNumOperands(); i++)
571     OffsetV.push_back(GEP->getOperand(i));
572   return true;
573 }
574
575 // Takes a RelocatedBase (base pointer relocation instruction) and Targets to
576 // replace, computes a replacement, and affects it.
577 static bool
578 simplifyRelocatesOffABase(IntrinsicInst *RelocatedBase,
579                           const SmallVectorImpl<IntrinsicInst *> &Targets) {
580   bool MadeChange = false;
581   for (auto &ToReplace : Targets) {
582     GCRelocateOperands MasterRelocate(RelocatedBase);
583     GCRelocateOperands ThisRelocate(ToReplace);
584
585     assert(ThisRelocate.getBasePtrIndex() == MasterRelocate.getBasePtrIndex() &&
586            "Not relocating a derived object of the original base object");
587     if (ThisRelocate.getBasePtrIndex() == ThisRelocate.getDerivedPtrIndex()) {
588       // A duplicate relocate call. TODO: coalesce duplicates.
589       continue;
590     }
591
592     if (RelocatedBase->getParent() != ToReplace->getParent()) {
593       // Base and derived relocates are in different basic blocks.
594       // In this case transform is only valid when base dominates derived
595       // relocate. However it would be too expensive to check dominance
596       // for each such relocate, so we skip the whole transformation.
597       continue;
598     }
599
600     Value *Base = ThisRelocate.getBasePtr();
601     auto Derived = dyn_cast<GetElementPtrInst>(ThisRelocate.getDerivedPtr());
602     if (!Derived || Derived->getPointerOperand() != Base)
603       continue;
604
605     SmallVector<Value *, 2> OffsetV;
606     if (!getGEPSmallConstantIntOffsetV(Derived, OffsetV))
607       continue;
608
609     // Create a Builder and replace the target callsite with a gep
610     assert(RelocatedBase->getNextNode() && "Should always have one since it's not a terminator");
611
612     // Insert after RelocatedBase
613     IRBuilder<> Builder(RelocatedBase->getNextNode());
614     Builder.SetCurrentDebugLocation(ToReplace->getDebugLoc());
615
616     // If gc_relocate does not match the actual type, cast it to the right type.
617     // In theory, there must be a bitcast after gc_relocate if the type does not
618     // match, and we should reuse it to get the derived pointer. But it could be
619     // cases like this:
620     // bb1:
621     //  ...
622     //  %g1 = call coldcc i8 addrspace(1)* @llvm.experimental.gc.relocate.p1i8(...)
623     //  br label %merge
624     //
625     // bb2:
626     //  ...
627     //  %g2 = call coldcc i8 addrspace(1)* @llvm.experimental.gc.relocate.p1i8(...)
628     //  br label %merge
629     //
630     // merge:
631     //  %p1 = phi i8 addrspace(1)* [ %g1, %bb1 ], [ %g2, %bb2 ]
632     //  %cast = bitcast i8 addrspace(1)* %p1 in to i32 addrspace(1)*
633     //
634     // In this case, we can not find the bitcast any more. So we insert a new bitcast
635     // no matter there is already one or not. In this way, we can handle all cases, and
636     // the extra bitcast should be optimized away in later passes.
637     Instruction *ActualRelocatedBase = RelocatedBase;
638     if (RelocatedBase->getType() != Base->getType()) {
639       ActualRelocatedBase =
640           cast<Instruction>(Builder.CreateBitCast(RelocatedBase, Base->getType()));
641     }
642     Value *Replacement = Builder.CreateGEP(
643         Derived->getSourceElementType(), ActualRelocatedBase, makeArrayRef(OffsetV));
644     Instruction *ReplacementInst = cast<Instruction>(Replacement);
645     Replacement->takeName(ToReplace);
646     // If the newly generated derived pointer's type does not match the original derived
647     // pointer's type, cast the new derived pointer to match it. Same reasoning as above.
648     Instruction *ActualReplacement = ReplacementInst;
649     if (ReplacementInst->getType() != ToReplace->getType()) {
650       ActualReplacement =
651           cast<Instruction>(Builder.CreateBitCast(ReplacementInst, ToReplace->getType()));
652     }
653     ToReplace->replaceAllUsesWith(ActualReplacement);
654     ToReplace->eraseFromParent();
655
656     MadeChange = true;
657   }
658   return MadeChange;
659 }
660
661 // Turns this:
662 //
663 // %base = ...
664 // %ptr = gep %base + 15
665 // %tok = statepoint (%fun, i32 0, i32 0, i32 0, %base, %ptr)
666 // %base' = relocate(%tok, i32 4, i32 4)
667 // %ptr' = relocate(%tok, i32 4, i32 5)
668 // %val = load %ptr'
669 //
670 // into this:
671 //
672 // %base = ...
673 // %ptr = gep %base + 15
674 // %tok = statepoint (%fun, i32 0, i32 0, i32 0, %base, %ptr)
675 // %base' = gc.relocate(%tok, i32 4, i32 4)
676 // %ptr' = gep %base' + 15
677 // %val = load %ptr'
678 bool CodeGenPrepare::simplifyOffsetableRelocate(Instruction &I) {
679   bool MadeChange = false;
680   SmallVector<User *, 2> AllRelocateCalls;
681
682   for (auto *U : I.users())
683     if (isGCRelocate(dyn_cast<Instruction>(U)))
684       // Collect all the relocate calls associated with a statepoint
685       AllRelocateCalls.push_back(U);
686
687   // We need atleast one base pointer relocation + one derived pointer
688   // relocation to mangle
689   if (AllRelocateCalls.size() < 2)
690     return false;
691
692   // RelocateInstMap is a mapping from the base relocate instruction to the
693   // corresponding derived relocate instructions
694   DenseMap<IntrinsicInst *, SmallVector<IntrinsicInst *, 2>> RelocateInstMap;
695   computeBaseDerivedRelocateMap(AllRelocateCalls, RelocateInstMap);
696   if (RelocateInstMap.empty())
697     return false;
698
699   for (auto &Item : RelocateInstMap)
700     // Item.first is the RelocatedBase to offset against
701     // Item.second is the vector of Targets to replace
702     MadeChange = simplifyRelocatesOffABase(Item.first, Item.second);
703   return MadeChange;
704 }
705
706 /// SinkCast - Sink the specified cast instruction into its user blocks
707 static bool SinkCast(CastInst *CI) {
708   BasicBlock *DefBB = CI->getParent();
709
710   /// InsertedCasts - Only insert a cast in each block once.
711   DenseMap<BasicBlock*, CastInst*> InsertedCasts;
712
713   bool MadeChange = false;
714   for (Value::user_iterator UI = CI->user_begin(), E = CI->user_end();
715        UI != E; ) {
716     Use &TheUse = UI.getUse();
717     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
718
719     // Figure out which BB this cast is used in.  For PHI's this is the
720     // appropriate predecessor block.
721     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
722     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
723       UserBB = PN->getIncomingBlock(TheUse);
724     }
725
726     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
727     ++UI;
728
729     // If this user is in the same block as the cast, don't change the cast.
730     if (UserBB == DefBB) continue;
731
732     // If we have already inserted a cast into this block, use it.
733     CastInst *&InsertedCast = InsertedCasts[UserBB];
734
735     if (!InsertedCast) {
736       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
737       assert(InsertPt != UserBB->end());
738       InsertedCast = CastInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getOperand(0),
739                                       CI->getType(), "", &*InsertPt);
740     }
741
742     // Replace a use of the cast with a use of the new cast.
743     TheUse = InsertedCast;
744     MadeChange = true;
745     ++NumCastUses;
746   }
747
748   // If we removed all uses, nuke the cast.
749   if (CI->use_empty()) {
750     CI->eraseFromParent();
751     MadeChange = true;
752   }
753
754   return MadeChange;
755 }
756
757 /// If the specified cast instruction is a noop copy (e.g. it's casting from
758 /// one pointer type to another, i32->i8 on PPC), sink it into user blocks to
759 /// reduce the number of virtual registers that must be created and coalesced.
760 ///
761 /// Return true if any changes are made.
762 ///
763 static bool OptimizeNoopCopyExpression(CastInst *CI, const TargetLowering &TLI,
764                                        const DataLayout &DL) {
765   // If this is a noop copy,
766   EVT SrcVT = TLI.getValueType(DL, CI->getOperand(0)->getType());
767   EVT DstVT = TLI.getValueType(DL, CI->getType());
768
769   // This is an fp<->int conversion?
770   if (SrcVT.isInteger() != DstVT.isInteger())
771     return false;
772
773   // If this is an extension, it will be a zero or sign extension, which
774   // isn't a noop.
775   if (SrcVT.bitsLT(DstVT)) return false;
776
777   // If these values will be promoted, find out what they will be promoted
778   // to.  This helps us consider truncates on PPC as noop copies when they
779   // are.
780   if (TLI.getTypeAction(CI->getContext(), SrcVT) ==
781       TargetLowering::TypePromoteInteger)
782     SrcVT = TLI.getTypeToTransformTo(CI->getContext(), SrcVT);
783   if (TLI.getTypeAction(CI->getContext(), DstVT) ==
784       TargetLowering::TypePromoteInteger)
785     DstVT = TLI.getTypeToTransformTo(CI->getContext(), DstVT);
786
787   // If, after promotion, these are the same types, this is a noop copy.
788   if (SrcVT != DstVT)
789     return false;
790
791   return SinkCast(CI);
792 }
793
794 /// Try to combine CI into a call to the llvm.uadd.with.overflow intrinsic if
795 /// possible.
796 ///
797 /// Return true if any changes were made.
798 static bool CombineUAddWithOverflow(CmpInst *CI) {
799   Value *A, *B;
800   Instruction *AddI;
801   if (!match(CI,
802              m_UAddWithOverflow(m_Value(A), m_Value(B), m_Instruction(AddI))))
803     return false;
804
805   Type *Ty = AddI->getType();
806   if (!isa<IntegerType>(Ty))
807     return false;
808
809   // We don't want to move around uses of condition values this late, so we we
810   // check if it is legal to create the call to the intrinsic in the basic
811   // block containing the icmp:
812
813   if (AddI->getParent() != CI->getParent() && !AddI->hasOneUse())
814     return false;
815
816 #ifndef NDEBUG
817   // Someday m_UAddWithOverflow may get smarter, but this is a safe assumption
818   // for now:
819   if (AddI->hasOneUse())
820     assert(*AddI->user_begin() == CI && "expected!");
821 #endif
822
823   Module *M = CI->getParent()->getParent()->getParent();
824   Value *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::uadd_with_overflow, Ty);
825
826   auto *InsertPt = AddI->hasOneUse() ? CI : AddI;
827
828   auto *UAddWithOverflow =
829       CallInst::Create(F, {A, B}, "uadd.overflow", InsertPt);
830   auto *UAdd = ExtractValueInst::Create(UAddWithOverflow, 0, "uadd", InsertPt);
831   auto *Overflow =
832       ExtractValueInst::Create(UAddWithOverflow, 1, "overflow", InsertPt);
833
834   CI->replaceAllUsesWith(Overflow);
835   AddI->replaceAllUsesWith(UAdd);
836   CI->eraseFromParent();
837   AddI->eraseFromParent();
838   return true;
839 }
840
841 /// Sink the given CmpInst into user blocks to reduce the number of virtual
842 /// registers that must be created and coalesced. This is a clear win except on
843 /// targets with multiple condition code registers (PowerPC), where it might
844 /// lose; some adjustment may be wanted there.
845 ///
846 /// Return true if any changes are made.
847 static bool SinkCmpExpression(CmpInst *CI) {
848   BasicBlock *DefBB = CI->getParent();
849
850   /// Only insert a cmp in each block once.
851   DenseMap<BasicBlock*, CmpInst*> InsertedCmps;
852
853   bool MadeChange = false;
854   for (Value::user_iterator UI = CI->user_begin(), E = CI->user_end();
855        UI != E; ) {
856     Use &TheUse = UI.getUse();
857     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
858
859     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
860     ++UI;
861
862     // Don't bother for PHI nodes.
863     if (isa<PHINode>(User))
864       continue;
865
866     // Figure out which BB this cmp is used in.
867     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
868
869     // If this user is in the same block as the cmp, don't change the cmp.
870     if (UserBB == DefBB) continue;
871
872     // If we have already inserted a cmp into this block, use it.
873     CmpInst *&InsertedCmp = InsertedCmps[UserBB];
874
875     if (!InsertedCmp) {
876       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
877       assert(InsertPt != UserBB->end());
878       InsertedCmp =
879           CmpInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(),
880                           CI->getOperand(0), CI->getOperand(1), "", &*InsertPt);
881     }
882
883     // Replace a use of the cmp with a use of the new cmp.
884     TheUse = InsertedCmp;
885     MadeChange = true;
886     ++NumCmpUses;
887   }
888
889   // If we removed all uses, nuke the cmp.
890   if (CI->use_empty()) {
891     CI->eraseFromParent();
892     MadeChange = true;
893   }
894
895   return MadeChange;
896 }
897
898 static bool OptimizeCmpExpression(CmpInst *CI) {
899   if (SinkCmpExpression(CI))
900     return true;
901
902   if (CombineUAddWithOverflow(CI))
903     return true;
904
905   return false;
906 }
907
908 /// Check if the candidates could be combined with a shift instruction, which
909 /// includes:
910 /// 1. Truncate instruction
911 /// 2. And instruction and the imm is a mask of the low bits:
912 /// imm & (imm+1) == 0
913 static bool isExtractBitsCandidateUse(Instruction *User) {
914   if (!isa<TruncInst>(User)) {
915     if (User->getOpcode() != Instruction::And ||
916         !isa<ConstantInt>(User->getOperand(1)))
917       return false;
918
919     const APInt &Cimm = cast<ConstantInt>(User->getOperand(1))->getValue();
920
921     if ((Cimm & (Cimm + 1)).getBoolValue())
922       return false;
923   }
924   return true;
925 }
926
927 /// Sink both shift and truncate instruction to the use of truncate's BB.
928 static bool
929 SinkShiftAndTruncate(BinaryOperator *ShiftI, Instruction *User, ConstantInt *CI,
930                      DenseMap<BasicBlock *, BinaryOperator *> &InsertedShifts,
931                      const TargetLowering &TLI, const DataLayout &DL) {
932   BasicBlock *UserBB = User->getParent();
933   DenseMap<BasicBlock *, CastInst *> InsertedTruncs;
934   TruncInst *TruncI = dyn_cast<TruncInst>(User);
935   bool MadeChange = false;
936
937   for (Value::user_iterator TruncUI = TruncI->user_begin(),
938                             TruncE = TruncI->user_end();
939        TruncUI != TruncE;) {
940
941     Use &TruncTheUse = TruncUI.getUse();
942     Instruction *TruncUser = cast<Instruction>(*TruncUI);
943     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
944
945     ++TruncUI;
946
947     int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(TruncUser->getOpcode());
948     if (!ISDOpcode)
949       continue;
950
951     // If the use is actually a legal node, there will not be an
952     // implicit truncate.
953     // FIXME: always querying the result type is just an
954     // approximation; some nodes' legality is determined by the
955     // operand or other means. There's no good way to find out though.
956     if (TLI.isOperationLegalOrCustom(
957             ISDOpcode, TLI.getValueType(DL, TruncUser->getType(), true)))
958       continue;
959
960     // Don't bother for PHI nodes.
961     if (isa<PHINode>(TruncUser))
962       continue;
963
964     BasicBlock *TruncUserBB = TruncUser->getParent();
965
966     if (UserBB == TruncUserBB)
967       continue;
968
969     BinaryOperator *&InsertedShift = InsertedShifts[TruncUserBB];
970     CastInst *&InsertedTrunc = InsertedTruncs[TruncUserBB];
971
972     if (!InsertedShift && !InsertedTrunc) {
973       BasicBlock::iterator InsertPt = TruncUserBB->getFirstInsertionPt();
974       assert(InsertPt != TruncUserBB->end());
975       // Sink the shift
976       if (ShiftI->getOpcode() == Instruction::AShr)
977         InsertedShift = BinaryOperator::CreateAShr(ShiftI->getOperand(0), CI,
978                                                    "", &*InsertPt);
979       else
980         InsertedShift = BinaryOperator::CreateLShr(ShiftI->getOperand(0), CI,
981                                                    "", &*InsertPt);
982
983       // Sink the trunc
984       BasicBlock::iterator TruncInsertPt = TruncUserBB->getFirstInsertionPt();
985       TruncInsertPt++;
986       assert(TruncInsertPt != TruncUserBB->end());
987
988       InsertedTrunc = CastInst::Create(TruncI->getOpcode(), InsertedShift,
989                                        TruncI->getType(), "", &*TruncInsertPt);
990
991       MadeChange = true;
992
993       TruncTheUse = InsertedTrunc;
994     }
995   }
996   return MadeChange;
997 }
998
999 /// Sink the shift *right* instruction into user blocks if the uses could
1000 /// potentially be combined with this shift instruction and generate BitExtract
1001 /// instruction. It will only be applied if the architecture supports BitExtract
1002 /// instruction. Here is an example:
1003 /// BB1:
1004 ///   %x.extract.shift = lshr i64 %arg1, 32
1005 /// BB2:
1006 ///   %x.extract.trunc = trunc i64 %x.extract.shift to i16
1007 /// ==>
1008 ///
1009 /// BB2:
1010 ///   %x.extract.shift.1 = lshr i64 %arg1, 32
1011 ///   %x.extract.trunc = trunc i64 %x.extract.shift.1 to i16
1012 ///
1013 /// CodeGen will recoginze the pattern in BB2 and generate BitExtract
1014 /// instruction.
1015 /// Return true if any changes are made.
1016 static bool OptimizeExtractBits(BinaryOperator *ShiftI, ConstantInt *CI,
1017                                 const TargetLowering &TLI,
1018                                 const DataLayout &DL) {
1019   BasicBlock *DefBB = ShiftI->getParent();
1020
1021   /// Only insert instructions in each block once.
1022   DenseMap<BasicBlock *, BinaryOperator *> InsertedShifts;
1023
1024   bool shiftIsLegal = TLI.isTypeLegal(TLI.getValueType(DL, ShiftI->getType()));
1025
1026   bool MadeChange = false;
1027   for (Value::user_iterator UI = ShiftI->user_begin(), E = ShiftI->user_end();
1028        UI != E;) {
1029     Use &TheUse = UI.getUse();
1030     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1031     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
1032     ++UI;
1033
1034     // Don't bother for PHI nodes.
1035     if (isa<PHINode>(User))
1036       continue;
1037
1038     if (!isExtractBitsCandidateUse(User))
1039       continue;
1040
1041     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
1042
1043     if (UserBB == DefBB) {
1044       // If the shift and truncate instruction are in the same BB. The use of
1045       // the truncate(TruncUse) may still introduce another truncate if not
1046       // legal. In this case, we would like to sink both shift and truncate
1047       // instruction to the BB of TruncUse.
1048       // for example:
1049       // BB1:
1050       // i64 shift.result = lshr i64 opnd, imm
1051       // trunc.result = trunc shift.result to i16
1052       //
1053       // BB2:
1054       //   ----> We will have an implicit truncate here if the architecture does
1055       //   not have i16 compare.
1056       // cmp i16 trunc.result, opnd2
1057       //
1058       if (isa<TruncInst>(User) && shiftIsLegal
1059           // If the type of the truncate is legal, no trucate will be
1060           // introduced in other basic blocks.
1061           &&
1062           (!TLI.isTypeLegal(TLI.getValueType(DL, User->getType()))))
1063         MadeChange =
1064             SinkShiftAndTruncate(ShiftI, User, CI, InsertedShifts, TLI, DL);
1065
1066       continue;
1067     }
1068     // If we have already inserted a shift into this block, use it.
1069     BinaryOperator *&InsertedShift = InsertedShifts[UserBB];
1070
1071     if (!InsertedShift) {
1072       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
1073       assert(InsertPt != UserBB->end());
1074
1075       if (ShiftI->getOpcode() == Instruction::AShr)
1076         InsertedShift = BinaryOperator::CreateAShr(ShiftI->getOperand(0), CI,
1077                                                    "", &*InsertPt);
1078       else
1079         InsertedShift = BinaryOperator::CreateLShr(ShiftI->getOperand(0), CI,
1080                                                    "", &*InsertPt);
1081
1082       MadeChange = true;
1083     }
1084
1085     // Replace a use of the shift with a use of the new shift.
1086     TheUse = InsertedShift;
1087   }
1088
1089   // If we removed all uses, nuke the shift.
1090   if (ShiftI->use_empty())
1091     ShiftI->eraseFromParent();
1092
1093   return MadeChange;
1094 }
1095
1096 // Translate a masked load intrinsic like
1097 // <16 x i32 > @llvm.masked.load( <16 x i32>* %addr, i32 align,
1098 //                               <16 x i1> %mask, <16 x i32> %passthru)
1099 // to a chain of basic blocks, with loading element one-by-one if
1100 // the appropriate mask bit is set
1101 // 
1102 //  %1 = bitcast i8* %addr to i32*
1103 //  %2 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 0
1104 //  %3 = icmp eq i1 %2, true
1105 //  br i1 %3, label %cond.load, label %else
1106 //
1107 //cond.load:                                        ; preds = %0
1108 //  %4 = getelementptr i32* %1, i32 0
1109 //  %5 = load i32* %4
1110 //  %6 = insertelement <16 x i32> undef, i32 %5, i32 0
1111 //  br label %else
1112 //
1113 //else:                                             ; preds = %0, %cond.load
1114 //  %res.phi.else = phi <16 x i32> [ %6, %cond.load ], [ undef, %0 ]
1115 //  %7 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 1
1116 //  %8 = icmp eq i1 %7, true
1117 //  br i1 %8, label %cond.load1, label %else2
1118 //
1119 //cond.load1:                                       ; preds = %else
1120 //  %9 = getelementptr i32* %1, i32 1
1121 //  %10 = load i32* %9
1122 //  %11 = insertelement <16 x i32> %res.phi.else, i32 %10, i32 1
1123 //  br label %else2
1124 //
1125 //else2:                                            ; preds = %else, %cond.load1
1126 //  %res.phi.else3 = phi <16 x i32> [ %11, %cond.load1 ], [ %res.phi.else, %else ]
1127 //  %12 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 2
1128 //  %13 = icmp eq i1 %12, true
1129 //  br i1 %13, label %cond.load4, label %else5
1130 //
1131 static void ScalarizeMaskedLoad(CallInst *CI) {
1132   Value *Ptr  = CI->getArgOperand(0);
1133   Value *Alignment = CI->getArgOperand(1);
1134   Value *Mask = CI->getArgOperand(2);
1135   Value *Src0 = CI->getArgOperand(3);
1136
1137   unsigned AlignVal = cast<ConstantInt>(Alignment)->getZExtValue();
1138   VectorType *VecType = dyn_cast<VectorType>(CI->getType());
1139   assert(VecType && "Unexpected return type of masked load intrinsic");
1140
1141   Type *EltTy = CI->getType()->getVectorElementType();
1142
1143   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
1144   Instruction *InsertPt = CI;
1145   BasicBlock *IfBlock = CI->getParent();
1146   BasicBlock *CondBlock = nullptr;
1147   BasicBlock *PrevIfBlock = CI->getParent();
1148
1149   Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1150   Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
1151
1152   // Short-cut if the mask is all-true.
1153   bool IsAllOnesMask = isa<Constant>(Mask) &&
1154     cast<Constant>(Mask)->isAllOnesValue();
1155
1156   if (IsAllOnesMask) {
1157     Value *NewI = Builder.CreateAlignedLoad(Ptr, AlignVal);
1158     CI->replaceAllUsesWith(NewI);
1159     CI->eraseFromParent();
1160     return;
1161   }
1162
1163   // Adjust alignment for the scalar instruction.
1164   AlignVal = std::min(AlignVal, VecType->getScalarSizeInBits()/8);
1165   // Bitcast %addr fron i8* to EltTy*
1166   Type *NewPtrType =
1167     EltTy->getPointerTo(cast<PointerType>(Ptr->getType())->getAddressSpace());
1168   Value *FirstEltPtr = Builder.CreateBitCast(Ptr, NewPtrType);
1169   unsigned VectorWidth = VecType->getNumElements();
1170
1171   Value *UndefVal = UndefValue::get(VecType);
1172
1173   // The result vector
1174   Value *VResult = UndefVal;
1175
1176   if (isa<ConstantVector>(Mask)) {
1177     for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
1178       if (cast<ConstantVector>(Mask)->getOperand(Idx)->isNullValue())
1179           continue;
1180       Value *Gep =
1181           Builder.CreateInBoundsGEP(EltTy, FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
1182       LoadInst* Load = Builder.CreateAlignedLoad(Gep, AlignVal);
1183       VResult = Builder.CreateInsertElement(VResult, Load,
1184                                             Builder.getInt32(Idx));
1185     }
1186     Value *NewI = Builder.CreateSelect(Mask, VResult, Src0);
1187     CI->replaceAllUsesWith(NewI);
1188     CI->eraseFromParent();
1189     return;
1190   }
1191
1192   PHINode *Phi = nullptr;
1193   Value *PrevPhi = UndefVal;
1194
1195   for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
1196
1197     // Fill the "else" block, created in the previous iteration
1198     //
1199     //  %res.phi.else3 = phi <16 x i32> [ %11, %cond.load1 ], [ %res.phi.else, %else ]
1200     //  %mask_1 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 Idx
1201     //  %to_load = icmp eq i1 %mask_1, true
1202     //  br i1 %to_load, label %cond.load, label %else
1203     //
1204     if (Idx > 0) {
1205       Phi = Builder.CreatePHI(VecType, 2, "res.phi.else");
1206       Phi->addIncoming(VResult, CondBlock);
1207       Phi->addIncoming(PrevPhi, PrevIfBlock);
1208       PrevPhi = Phi;
1209       VResult = Phi;
1210     }
1211
1212     Value *Predicate = Builder.CreateExtractElement(Mask, Builder.getInt32(Idx));
1213     Value *Cmp = Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, Predicate,
1214                                     ConstantInt::get(Predicate->getType(), 1));
1215
1216     // Create "cond" block
1217     //
1218     //  %EltAddr = getelementptr i32* %1, i32 0
1219     //  %Elt = load i32* %EltAddr
1220     //  VResult = insertelement <16 x i32> VResult, i32 %Elt, i32 Idx
1221     //
1222     CondBlock = IfBlock->splitBasicBlock(InsertPt->getIterator(), "cond.load");
1223     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1224
1225     Value *Gep =
1226         Builder.CreateInBoundsGEP(EltTy, FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
1227     LoadInst *Load = Builder.CreateAlignedLoad(Gep, AlignVal);
1228     VResult = Builder.CreateInsertElement(VResult, Load, Builder.getInt32(Idx));
1229
1230     // Create "else" block, fill it in the next iteration
1231     BasicBlock *NewIfBlock =
1232         CondBlock->splitBasicBlock(InsertPt->getIterator(), "else");
1233     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1234     Instruction *OldBr = IfBlock->getTerminator();
1235     BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp, OldBr);
1236     OldBr->eraseFromParent();
1237     PrevIfBlock = IfBlock;
1238     IfBlock = NewIfBlock;
1239   }
1240
1241   Phi = Builder.CreatePHI(VecType, 2, "res.phi.select");
1242   Phi->addIncoming(VResult, CondBlock);
1243   Phi->addIncoming(PrevPhi, PrevIfBlock);
1244   Value *NewI = Builder.CreateSelect(Mask, Phi, Src0);
1245   CI->replaceAllUsesWith(NewI);
1246   CI->eraseFromParent();
1247 }
1248
1249 // Translate a masked store intrinsic, like
1250 // void @llvm.masked.store(<16 x i32> %src, <16 x i32>* %addr, i32 align,
1251 //                               <16 x i1> %mask)
1252 // to a chain of basic blocks, that stores element one-by-one if
1253 // the appropriate mask bit is set
1254 //
1255 //   %1 = bitcast i8* %addr to i32*
1256 //   %2 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 0
1257 //   %3 = icmp eq i1 %2, true
1258 //   br i1 %3, label %cond.store, label %else
1259 //
1260 // cond.store:                                       ; preds = %0
1261 //   %4 = extractelement <16 x i32> %val, i32 0
1262 //   %5 = getelementptr i32* %1, i32 0
1263 //   store i32 %4, i32* %5
1264 //   br label %else
1265 // 
1266 // else:                                             ; preds = %0, %cond.store
1267 //   %6 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 1
1268 //   %7 = icmp eq i1 %6, true
1269 //   br i1 %7, label %cond.store1, label %else2
1270 // 
1271 // cond.store1:                                      ; preds = %else
1272 //   %8 = extractelement <16 x i32> %val, i32 1
1273 //   %9 = getelementptr i32* %1, i32 1
1274 //   store i32 %8, i32* %9
1275 //   br label %else2
1276 //   . . .
1277 static void ScalarizeMaskedStore(CallInst *CI) {
1278   Value *Src = CI->getArgOperand(0);
1279   Value *Ptr  = CI->getArgOperand(1);
1280   Value *Alignment = CI->getArgOperand(2);
1281   Value *Mask = CI->getArgOperand(3);
1282
1283   unsigned AlignVal = cast<ConstantInt>(Alignment)->getZExtValue();
1284   VectorType *VecType = dyn_cast<VectorType>(Src->getType());
1285   assert(VecType && "Unexpected data type in masked store intrinsic");
1286
1287   Type *EltTy = VecType->getElementType();
1288
1289   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
1290   Instruction *InsertPt = CI;
1291   BasicBlock *IfBlock = CI->getParent();
1292   Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1293   Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
1294
1295   // Short-cut if the mask is all-true.
1296   bool IsAllOnesMask = isa<Constant>(Mask) &&
1297     cast<Constant>(Mask)->isAllOnesValue();
1298
1299   if (IsAllOnesMask) {
1300     Builder.CreateAlignedStore(Src, Ptr, AlignVal);
1301     CI->eraseFromParent();
1302     return;
1303   }
1304
1305   // Adjust alignment for the scalar instruction.
1306   AlignVal = std::max(AlignVal, VecType->getScalarSizeInBits()/8);
1307   // Bitcast %addr fron i8* to EltTy*
1308   Type *NewPtrType =
1309     EltTy->getPointerTo(cast<PointerType>(Ptr->getType())->getAddressSpace());
1310   Value *FirstEltPtr = Builder.CreateBitCast(Ptr, NewPtrType);
1311   unsigned VectorWidth = VecType->getNumElements();
1312
1313   if (isa<ConstantVector>(Mask)) {
1314     for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
1315       if (cast<ConstantVector>(Mask)->getOperand(Idx)->isNullValue())
1316           continue;
1317       Value *OneElt = Builder.CreateExtractElement(Src, Builder.getInt32(Idx));
1318       Value *Gep =
1319           Builder.CreateInBoundsGEP(EltTy, FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
1320       Builder.CreateAlignedStore(OneElt, Gep, AlignVal);
1321     }
1322     CI->eraseFromParent();
1323     return;
1324   }
1325
1326   for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
1327
1328     // Fill the "else" block, created in the previous iteration
1329     //
1330     //  %mask_1 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 Idx
1331     //  %to_store = icmp eq i1 %mask_1, true
1332     //  br i1 %to_store, label %cond.store, label %else
1333     //
1334     Value *Predicate = Builder.CreateExtractElement(Mask, Builder.getInt32(Idx));
1335     Value *Cmp = Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, Predicate,
1336                                     ConstantInt::get(Predicate->getType(), 1));
1337
1338     // Create "cond" block
1339     //
1340     //  %OneElt = extractelement <16 x i32> %Src, i32 Idx
1341     //  %EltAddr = getelementptr i32* %1, i32 0
1342     //  %store i32 %OneElt, i32* %EltAddr
1343     //
1344     BasicBlock *CondBlock =
1345         IfBlock->splitBasicBlock(InsertPt->getIterator(), "cond.store");
1346     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1347
1348     Value *OneElt = Builder.CreateExtractElement(Src, Builder.getInt32(Idx));
1349     Value *Gep =
1350         Builder.CreateInBoundsGEP(EltTy, FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
1351     Builder.CreateAlignedStore(OneElt, Gep, AlignVal);
1352
1353     // Create "else" block, fill it in the next iteration
1354     BasicBlock *NewIfBlock =
1355         CondBlock->splitBasicBlock(InsertPt->getIterator(), "else");
1356     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1357     Instruction *OldBr = IfBlock->getTerminator();
1358     BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp, OldBr);
1359     OldBr->eraseFromParent();
1360     IfBlock = NewIfBlock;
1361   }
1362   CI->eraseFromParent();
1363 }
1364
1365 // Translate a masked gather intrinsic like
1366 // <16 x i32 > @llvm.masked.gather.v16i32( <16 x i32*> %Ptrs, i32 4,
1367 //                               <16 x i1> %Mask, <16 x i32> %Src)
1368 // to a chain of basic blocks, with loading element one-by-one if
1369 // the appropriate mask bit is set
1370 // 
1371 // % Ptrs = getelementptr i32, i32* %base, <16 x i64> %ind
1372 // % Mask0 = extractelement <16 x i1> %Mask, i32 0
1373 // % ToLoad0 = icmp eq i1 % Mask0, true
1374 // br i1 % ToLoad0, label %cond.load, label %else
1375 // 
1376 // cond.load:
1377 // % Ptr0 = extractelement <16 x i32*> %Ptrs, i32 0
1378 // % Load0 = load i32, i32* % Ptr0, align 4
1379 // % Res0 = insertelement <16 x i32> undef, i32 % Load0, i32 0
1380 // br label %else
1381 // 
1382 // else:
1383 // %res.phi.else = phi <16 x i32>[% Res0, %cond.load], [undef, % 0]
1384 // % Mask1 = extractelement <16 x i1> %Mask, i32 1
1385 // % ToLoad1 = icmp eq i1 % Mask1, true
1386 // br i1 % ToLoad1, label %cond.load1, label %else2
1387 // 
1388 // cond.load1:
1389 // % Ptr1 = extractelement <16 x i32*> %Ptrs, i32 1
1390 // % Load1 = load i32, i32* % Ptr1, align 4
1391 // % Res1 = insertelement <16 x i32> %res.phi.else, i32 % Load1, i32 1
1392 // br label %else2
1393 // . . .
1394 // % Result = select <16 x i1> %Mask, <16 x i32> %res.phi.select, <16 x i32> %Src
1395 // ret <16 x i32> %Result
1396 static void ScalarizeMaskedGather(CallInst *CI) {
1397   Value *Ptrs = CI->getArgOperand(0);
1398   Value *Alignment = CI->getArgOperand(1);
1399   Value *Mask = CI->getArgOperand(2);
1400   Value *Src0 = CI->getArgOperand(3);
1401
1402   VectorType *VecType = dyn_cast<VectorType>(CI->getType());
1403
1404   assert(VecType && "Unexpected return type of masked load intrinsic");
1405
1406   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
1407   Instruction *InsertPt = CI;
1408   BasicBlock *IfBlock = CI->getParent();
1409   BasicBlock *CondBlock = nullptr;
1410   BasicBlock *PrevIfBlock = CI->getParent();
1411   Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1412   unsigned AlignVal = cast<ConstantInt>(Alignment)->getZExtValue();
1413
1414   Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
1415
1416   Value *UndefVal = UndefValue::get(VecType);
1417
1418   // The result vector
1419   Value *VResult = UndefVal;
1420   unsigned VectorWidth = VecType->getNumElements();
1421
1422   // Shorten the way if the mask is a vector of constants.
1423   bool IsConstMask = isa<ConstantVector>(Mask);
1424
1425   if (IsConstMask) {
1426     for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
1427       if (cast<ConstantVector>(Mask)->getOperand(Idx)->isNullValue())
1428         continue;
1429       Value *Ptr = Builder.CreateExtractElement(Ptrs, Builder.getInt32(Idx),
1430                                                 "Ptr" + Twine(Idx));
1431       LoadInst *Load = Builder.CreateAlignedLoad(Ptr, AlignVal,
1432                                                  "Load" + Twine(Idx));
1433       VResult = Builder.CreateInsertElement(VResult, Load,
1434                                             Builder.getInt32(Idx),
1435                                             "Res" + Twine(Idx));
1436     }
1437     Value *NewI = Builder.CreateSelect(Mask, VResult, Src0);
1438     CI->replaceAllUsesWith(NewI);
1439     CI->eraseFromParent();
1440     return;
1441   }
1442
1443   PHINode *Phi = nullptr;
1444   Value *PrevPhi = UndefVal;
1445
1446   for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
1447
1448     // Fill the "else" block, created in the previous iteration
1449     //
1450     //  %Mask1 = extractelement <16 x i1> %Mask, i32 1
1451     //  %ToLoad1 = icmp eq i1 %Mask1, true
1452     //  br i1 %ToLoad1, label %cond.load, label %else
1453     //
1454     if (Idx > 0) {
1455       Phi = Builder.CreatePHI(VecType, 2, "res.phi.else");
1456       Phi->addIncoming(VResult, CondBlock);
1457       Phi->addIncoming(PrevPhi, PrevIfBlock);
1458       PrevPhi = Phi;
1459       VResult = Phi;
1460     }
1461
1462     Value *Predicate = Builder.CreateExtractElement(Mask,
1463                                                     Builder.getInt32(Idx),
1464                                                     "Mask" + Twine(Idx));
1465     Value *Cmp = Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, Predicate,
1466                                     ConstantInt::get(Predicate->getType(), 1),
1467                                     "ToLoad" + Twine(Idx));
1468
1469     // Create "cond" block
1470     //
1471     //  %EltAddr = getelementptr i32* %1, i32 0
1472     //  %Elt = load i32* %EltAddr
1473     //  VResult = insertelement <16 x i32> VResult, i32 %Elt, i32 Idx
1474     //
1475     CondBlock = IfBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "cond.load");
1476     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1477
1478     Value *Ptr = Builder.CreateExtractElement(Ptrs, Builder.getInt32(Idx),
1479                                               "Ptr" + Twine(Idx));
1480     LoadInst *Load = Builder.CreateAlignedLoad(Ptr, AlignVal,
1481                                                "Load" + Twine(Idx));
1482     VResult = Builder.CreateInsertElement(VResult, Load, Builder.getInt32(Idx),
1483                                           "Res" + Twine(Idx));
1484
1485     // Create "else" block, fill it in the next iteration
1486     BasicBlock *NewIfBlock = CondBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "else");
1487     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1488     Instruction *OldBr = IfBlock->getTerminator();
1489     BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp, OldBr);
1490     OldBr->eraseFromParent();
1491     PrevIfBlock = IfBlock;
1492     IfBlock = NewIfBlock;
1493   }
1494
1495   Phi = Builder.CreatePHI(VecType, 2, "res.phi.select");
1496   Phi->addIncoming(VResult, CondBlock);
1497   Phi->addIncoming(PrevPhi, PrevIfBlock);
1498   Value *NewI = Builder.CreateSelect(Mask, Phi, Src0);
1499   CI->replaceAllUsesWith(NewI);
1500   CI->eraseFromParent();
1501 }
1502
1503 // Translate a masked scatter intrinsic, like
1504 // void @llvm.masked.scatter.v16i32(<16 x i32> %Src, <16 x i32*>* %Ptrs, i32 4,
1505 //                                  <16 x i1> %Mask)
1506 // to a chain of basic blocks, that stores element one-by-one if
1507 // the appropriate mask bit is set.
1508 //
1509 // % Ptrs = getelementptr i32, i32* %ptr, <16 x i64> %ind
1510 // % Mask0 = extractelement <16 x i1> % Mask, i32 0
1511 // % ToStore0 = icmp eq i1 % Mask0, true
1512 // br i1 %ToStore0, label %cond.store, label %else
1513 //
1514 // cond.store:
1515 // % Elt0 = extractelement <16 x i32> %Src, i32 0
1516 // % Ptr0 = extractelement <16 x i32*> %Ptrs, i32 0
1517 // store i32 %Elt0, i32* % Ptr0, align 4
1518 // br label %else
1519 // 
1520 // else:
1521 // % Mask1 = extractelement <16 x i1> % Mask, i32 1
1522 // % ToStore1 = icmp eq i1 % Mask1, true
1523 // br i1 % ToStore1, label %cond.store1, label %else2
1524 //
1525 // cond.store1:
1526 // % Elt1 = extractelement <16 x i32> %Src, i32 1
1527 // % Ptr1 = extractelement <16 x i32*> %Ptrs, i32 1
1528 // store i32 % Elt1, i32* % Ptr1, align 4
1529 // br label %else2
1530 //   . . .
1531 static void ScalarizeMaskedScatter(CallInst *CI) {
1532   Value *Src = CI->getArgOperand(0);
1533   Value *Ptrs = CI->getArgOperand(1);
1534   Value *Alignment = CI->getArgOperand(2);
1535   Value *Mask = CI->getArgOperand(3);
1536
1537   assert(isa<VectorType>(Src->getType()) &&
1538          "Unexpected data type in masked scatter intrinsic");
1539   assert(isa<VectorType>(Ptrs->getType()) &&
1540          isa<PointerType>(Ptrs->getType()->getVectorElementType()) &&
1541          "Vector of pointers is expected in masked scatter intrinsic");
1542
1543   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
1544   Instruction *InsertPt = CI;
1545   BasicBlock *IfBlock = CI->getParent();
1546   Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1547   Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
1548
1549   unsigned AlignVal = cast<ConstantInt>(Alignment)->getZExtValue();
1550   unsigned VectorWidth = Src->getType()->getVectorNumElements();
1551
1552   // Shorten the way if the mask is a vector of constants.
1553   bool IsConstMask = isa<ConstantVector>(Mask);
1554
1555   if (IsConstMask) {
1556     for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
1557       if (cast<ConstantVector>(Mask)->getOperand(Idx)->isNullValue())
1558         continue;
1559       Value *OneElt = Builder.CreateExtractElement(Src, Builder.getInt32(Idx),
1560                                                    "Elt" + Twine(Idx));
1561       Value *Ptr = Builder.CreateExtractElement(Ptrs, Builder.getInt32(Idx),
1562                                                 "Ptr" + Twine(Idx));
1563       Builder.CreateAlignedStore(OneElt, Ptr, AlignVal);
1564     }
1565     CI->eraseFromParent();
1566     return;
1567   }
1568   for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
1569     // Fill the "else" block, created in the previous iteration
1570     //
1571     //  % Mask1 = extractelement <16 x i1> % Mask, i32 Idx
1572     //  % ToStore = icmp eq i1 % Mask1, true
1573     //  br i1 % ToStore, label %cond.store, label %else
1574     //
1575     Value *Predicate = Builder.CreateExtractElement(Mask,
1576                                                     Builder.getInt32(Idx),
1577                                                     "Mask" + Twine(Idx));
1578     Value *Cmp =
1579        Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, Predicate,
1580                           ConstantInt::get(Predicate->getType(), 1),
1581                           "ToStore" + Twine(Idx));
1582
1583     // Create "cond" block
1584     //
1585     //  % Elt1 = extractelement <16 x i32> %Src, i32 1
1586     //  % Ptr1 = extractelement <16 x i32*> %Ptrs, i32 1
1587     //  %store i32 % Elt1, i32* % Ptr1
1588     //
1589     BasicBlock *CondBlock = IfBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "cond.store");
1590     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1591
1592     Value *OneElt = Builder.CreateExtractElement(Src, Builder.getInt32(Idx),
1593                                                  "Elt" + Twine(Idx));
1594     Value *Ptr = Builder.CreateExtractElement(Ptrs, Builder.getInt32(Idx),
1595                                               "Ptr" + Twine(Idx));
1596     Builder.CreateAlignedStore(OneElt, Ptr, AlignVal);
1597
1598     // Create "else" block, fill it in the next iteration
1599     BasicBlock *NewIfBlock = CondBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "else");
1600     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1601     Instruction *OldBr = IfBlock->getTerminator();
1602     BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp, OldBr);
1603     OldBr->eraseFromParent();
1604     IfBlock = NewIfBlock;
1605   }
1606   CI->eraseFromParent();
1607 }
1608
1609 bool CodeGenPrepare::optimizeCallInst(CallInst *CI, bool& ModifiedDT) {
1610   BasicBlock *BB = CI->getParent();
1611
1612   // Lower inline assembly if we can.
1613   // If we found an inline asm expession, and if the target knows how to
1614   // lower it to normal LLVM code, do so now.
1615   if (TLI && isa<InlineAsm>(CI->getCalledValue())) {
1616     if (TLI->ExpandInlineAsm(CI)) {
1617       // Avoid invalidating the iterator.
1618       CurInstIterator = BB->begin();
1619       // Avoid processing instructions out of order, which could cause
1620       // reuse before a value is defined.
1621       SunkAddrs.clear();
1622       return true;
1623     }
1624     // Sink address computing for memory operands into the block.
1625     if (optimizeInlineAsmInst(CI))
1626       return true;
1627   }
1628
1629   // Align the pointer arguments to this call if the target thinks it's a good
1630   // idea
1631   unsigned MinSize, PrefAlign;
1632   if (TLI && TLI->shouldAlignPointerArgs(CI, MinSize, PrefAlign)) {
1633     for (auto &Arg : CI->arg_operands()) {
1634       // We want to align both objects whose address is used directly and
1635       // objects whose address is used in casts and GEPs, though it only makes
1636       // sense for GEPs if the offset is a multiple of the desired alignment and
1637       // if size - offset meets the size threshold.
1638       if (!Arg->getType()->isPointerTy())
1639         continue;
1640       APInt Offset(DL->getPointerSizeInBits(
1641                        cast<PointerType>(Arg->getType())->getAddressSpace()),
1642                    0);
1643       Value *Val = Arg->stripAndAccumulateInBoundsConstantOffsets(*DL, Offset);
1644       uint64_t Offset2 = Offset.getLimitedValue();
1645       if ((Offset2 & (PrefAlign-1)) != 0)
1646         continue;
1647       AllocaInst *AI;
1648       if ((AI = dyn_cast<AllocaInst>(Val)) && AI->getAlignment() < PrefAlign &&
1649           DL->getTypeAllocSize(AI->getAllocatedType()) >= MinSize + Offset2)
1650         AI->setAlignment(PrefAlign);
1651       // Global variables can only be aligned if they are defined in this
1652       // object (i.e. they are uniquely initialized in this object), and
1653       // over-aligning global variables that have an explicit section is
1654       // forbidden.
1655       GlobalVariable *GV;
1656       if ((GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Val)) && GV->hasUniqueInitializer() &&
1657           !GV->hasSection() && GV->getAlignment() < PrefAlign &&
1658           DL->getTypeAllocSize(GV->getType()->getElementType()) >=
1659               MinSize + Offset2)
1660         GV->setAlignment(PrefAlign);
1661     }
1662     // If this is a memcpy (or similar) then we may be able to improve the
1663     // alignment
1664     if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(CI)) {
1665       unsigned Align = getKnownAlignment(MI->getDest(), *DL);
1666       if (MemTransferInst *MTI = dyn_cast<MemTransferInst>(MI))
1667         Align = std::min(Align, getKnownAlignment(MTI->getSource(), *DL));
1668       if (Align > MI->getAlignment())
1669         MI->setAlignment(ConstantInt::get(MI->getAlignmentType(), Align));
1670     }
1671   }
1672
1673   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CI);
1674   if (II) {
1675     switch (II->getIntrinsicID()) {
1676     default: break;
1677     case Intrinsic::objectsize: {
1678       // Lower all uses of llvm.objectsize.*
1679       bool Min = (cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1))->getZExtValue() == 1);
1680       Type *ReturnTy = CI->getType();
1681       Constant *RetVal = ConstantInt::get(ReturnTy, Min ? 0 : -1ULL);
1682
1683       // Substituting this can cause recursive simplifications, which can
1684       // invalidate our iterator.  Use a WeakVH to hold onto it in case this
1685       // happens.
1686       WeakVH IterHandle(&*CurInstIterator);
1687
1688       replaceAndRecursivelySimplify(CI, RetVal,
1689                                     TLInfo, nullptr);
1690
1691       // If the iterator instruction was recursively deleted, start over at the
1692       // start of the block.
1693       if (IterHandle != CurInstIterator.getNodePtrUnchecked()) {
1694         CurInstIterator = BB->begin();
1695         SunkAddrs.clear();
1696       }
1697       return true;
1698     }
1699     case Intrinsic::masked_load: {
1700       // Scalarize unsupported vector masked load
1701       if (!TTI->isLegalMaskedLoad(CI->getType())) {
1702         ScalarizeMaskedLoad(CI);
1703         ModifiedDT = true;
1704         return true;
1705       }
1706       return false;
1707     }
1708     case Intrinsic::masked_store: {
1709       if (!TTI->isLegalMaskedStore(CI->getArgOperand(0)->getType())) {
1710         ScalarizeMaskedStore(CI);
1711         ModifiedDT = true;
1712         return true;
1713       }
1714       return false;
1715     }
1716     case Intrinsic::masked_gather: {
1717       if (!TTI->isLegalMaskedGather(CI->getType())) {
1718         ScalarizeMaskedGather(CI);
1719         ModifiedDT = true;
1720         return true;
1721       }
1722       return false;
1723     }
1724     case Intrinsic::masked_scatter: {
1725       if (!TTI->isLegalMaskedScatter(CI->getArgOperand(0)->getType())) {
1726         ScalarizeMaskedScatter(CI);
1727         ModifiedDT = true;
1728         return true;
1729       }
1730       return false;
1731     }
1732     case Intrinsic::aarch64_stlxr:
1733     case Intrinsic::aarch64_stxr: {
1734       ZExtInst *ExtVal = dyn_cast<ZExtInst>(CI->getArgOperand(0));
1735       if (!ExtVal || !ExtVal->hasOneUse() ||
1736           ExtVal->getParent() == CI->getParent())
1737         return false;
1738       // Sink a zext feeding stlxr/stxr before it, so it can be folded into it.
1739       ExtVal->moveBefore(CI);
1740       // Mark this instruction as "inserted by CGP", so that other
1741       // optimizations don't touch it.
1742       InsertedInsts.insert(ExtVal);
1743       return true;
1744     }
1745     case Intrinsic::invariant_group_barrier:
1746       II->replaceAllUsesWith(II->getArgOperand(0));
1747       II->eraseFromParent();
1748       return true;
1749     }
1750
1751     if (TLI) {
1752       // Unknown address space.
1753       // TODO: Target hook to pick which address space the intrinsic cares
1754       // about?
1755       unsigned AddrSpace = ~0u;
1756       SmallVector<Value*, 2> PtrOps;
1757       Type *AccessTy;
1758       if (TLI->GetAddrModeArguments(II, PtrOps, AccessTy, AddrSpace))
1759         while (!PtrOps.empty())
1760           if (optimizeMemoryInst(II, PtrOps.pop_back_val(), AccessTy, AddrSpace))
1761             return true;
1762     }
1763   }
1764
1765   // From here on out we're working with named functions.
1766   if (!CI->getCalledFunction()) return false;
1767
1768   // Lower all default uses of _chk calls.  This is very similar
1769   // to what InstCombineCalls does, but here we are only lowering calls
1770   // to fortified library functions (e.g. __memcpy_chk) that have the default
1771   // "don't know" as the objectsize.  Anything else should be left alone.
1772   FortifiedLibCallSimplifier Simplifier(TLInfo, true);
1773   if (Value *V = Simplifier.optimizeCall(CI)) {
1774     CI->replaceAllUsesWith(V);
1775     CI->eraseFromParent();
1776     return true;
1777   }
1778   return false;
1779 }
1780
1781 /// Look for opportunities to duplicate return instructions to the predecessor
1782 /// to enable tail call optimizations. The case it is currently looking for is:
1783 /// @code
1784 /// bb0:
1785 ///   %tmp0 = tail call i32 @f0()
1786 ///   br label %return
1787 /// bb1:
1788 ///   %tmp1 = tail call i32 @f1()
1789 ///   br label %return
1790 /// bb2:
1791 ///   %tmp2 = tail call i32 @f2()
1792 ///   br label %return
1793 /// return:
1794 ///   %retval = phi i32 [ %tmp0, %bb0 ], [ %tmp1, %bb1 ], [ %tmp2, %bb2 ]
1795 ///   ret i32 %retval
1796 /// @endcode
1797 ///
1798 /// =>
1799 ///
1800 /// @code
1801 /// bb0:
1802 ///   %tmp0 = tail call i32 @f0()
1803 ///   ret i32 %tmp0
1804 /// bb1:
1805 ///   %tmp1 = tail call i32 @f1()
1806 ///   ret i32 %tmp1
1807 /// bb2:
1808 ///   %tmp2 = tail call i32 @f2()
1809 ///   ret i32 %tmp2
1810 /// @endcode
1811 bool CodeGenPrepare::dupRetToEnableTailCallOpts(BasicBlock *BB) {
1812   if (!TLI)
1813     return false;
1814
1815   ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator());
1816   if (!RI)
1817     return false;
1818
1819   PHINode *PN = nullptr;
1820   BitCastInst *BCI = nullptr;
1821   Value *V = RI->getReturnValue();
1822   if (V) {
1823     BCI = dyn_cast<BitCastInst>(V);
1824     if (BCI)
1825       V = BCI->getOperand(0);
1826
1827     PN = dyn_cast<PHINode>(V);
1828     if (!PN)
1829       return false;
1830   }
1831
1832   if (PN && PN->getParent() != BB)
1833     return false;
1834
1835   // It's not safe to eliminate the sign / zero extension of the return value.
1836   // See llvm::isInTailCallPosition().
1837   const Function *F = BB->getParent();
1838   AttributeSet CallerAttrs = F->getAttributes();
1839   if (CallerAttrs.hasAttribute(AttributeSet::ReturnIndex, Attribute::ZExt) ||
1840       CallerAttrs.hasAttribute(AttributeSet::ReturnIndex, Attribute::SExt))
1841     return false;
1842
1843   // Make sure there are no instructions between the PHI and return, or that the
1844   // return is the first instruction in the block.
1845   if (PN) {
1846     BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
1847     do { ++BI; } while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BI));
1848     if (&*BI == BCI)
1849       // Also skip over the bitcast.
1850       ++BI;
1851     if (&*BI != RI)
1852       return false;
1853   } else {
1854     BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
1855     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BI)) ++BI;
1856     if (&*BI != RI)
1857       return false;
1858   }
1859
1860   /// Only dup the ReturnInst if the CallInst is likely to be emitted as a tail
1861   /// call.
1862   SmallVector<CallInst*, 4> TailCalls;
1863   if (PN) {
1864     for (unsigned I = 0, E = PN->getNumIncomingValues(); I != E; ++I) {
1865       CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(PN->getIncomingValue(I));
1866       // Make sure the phi value is indeed produced by the tail call.
1867       if (CI && CI->hasOneUse() && CI->getParent() == PN->getIncomingBlock(I) &&
1868           TLI->mayBeEmittedAsTailCall(CI))
1869         TailCalls.push_back(CI);
1870     }
1871   } else {
1872     SmallPtrSet<BasicBlock*, 4> VisitedBBs;
1873     for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE; ++PI) {
1874       if (!VisitedBBs.insert(*PI).second)
1875         continue;
1876
1877       BasicBlock::InstListType &InstList = (*PI)->getInstList();
1878       BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RI = InstList.rbegin();
1879       BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RE = InstList.rend();
1880       do { ++RI; } while (RI != RE && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI));
1881       if (RI == RE)
1882         continue;
1883
1884       CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(&*RI);
1885       if (CI && CI->use_empty() && TLI->mayBeEmittedAsTailCall(CI))
1886         TailCalls.push_back(CI);
1887     }
1888   }
1889
1890   bool Changed = false;
1891   for (unsigned i = 0, e = TailCalls.size(); i != e; ++i) {
1892     CallInst *CI = TailCalls[i];
1893     CallSite CS(CI);
1894
1895     // Conservatively require the attributes of the call to match those of the
1896     // return. Ignore noalias because it doesn't affect the call sequence.
1897     AttributeSet CalleeAttrs = CS.getAttributes();
1898     if (AttrBuilder(CalleeAttrs, AttributeSet::ReturnIndex).
1899           removeAttribute(Attribute::NoAlias) !=
1900         AttrBuilder(CalleeAttrs, AttributeSet::ReturnIndex).
1901           removeAttribute(Attribute::NoAlias))
1902       continue;
1903
1904     // Make sure the call instruction is followed by an unconditional branch to
1905     // the return block.
1906     BasicBlock *CallBB = CI->getParent();
1907     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CallBB->getTerminator());
1908     if (!BI || !BI->isUnconditional() || BI->getSuccessor(0) != BB)
1909       continue;
1910
1911     // Duplicate the return into CallBB.
1912     (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RI, BB, CallBB);
1913     ModifiedDT = Changed = true;
1914     ++NumRetsDup;
1915   }
1916
1917   // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
1918   if (Changed && !BB->hasAddressTaken() && pred_begin(BB) == pred_end(BB))
1919     BB->eraseFromParent();
1920
1921   return Changed;
1922 }
1923
1924 //===----------------------------------------------------------------------===//
1925 // Memory Optimization
1926 //===----------------------------------------------------------------------===//
1927
1928 namespace {
1929
1930 /// This is an extended version of TargetLowering::AddrMode
1931 /// which holds actual Value*'s for register values.
1932 struct ExtAddrMode : public TargetLowering::AddrMode {
1933   Value *BaseReg;
1934   Value *ScaledReg;
1935   ExtAddrMode() : BaseReg(nullptr), ScaledReg(nullptr) {}
1936   void print(raw_ostream &OS) const;
1937   void dump() const;
1938
1939   bool operator==(const ExtAddrMode& O) const {
1940     return (BaseReg == O.BaseReg) && (ScaledReg == O.ScaledReg) &&
1941            (BaseGV == O.BaseGV) && (BaseOffs == O.BaseOffs) &&
1942            (HasBaseReg == O.HasBaseReg) && (Scale == O.Scale);
1943   }
1944 };
1945
1946 #ifndef NDEBUG
1947 static inline raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const ExtAddrMode &AM) {
1948   AM.print(OS);
1949   return OS;
1950 }
1951 #endif
1952
1953 void ExtAddrMode::print(raw_ostream &OS) const {
1954   bool NeedPlus = false;
1955   OS << "[";
1956   if (BaseGV) {
1957     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
1958        << "GV:";
1959     BaseGV->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
1960     NeedPlus = true;
1961   }
1962
1963   if (BaseOffs) {
1964     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
1965        << BaseOffs;
1966     NeedPlus = true;
1967   }
1968
1969   if (BaseReg) {
1970     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
1971        << "Base:";
1972     BaseReg->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
1973     NeedPlus = true;
1974   }
1975   if (Scale) {
1976     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
1977        << Scale << "*";
1978     ScaledReg->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
1979   }
1980
1981   OS << ']';
1982 }
1983
1984 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
1985 void ExtAddrMode::dump() const {
1986   print(dbgs());
1987   dbgs() << '\n';
1988 }
1989 #endif
1990
1991 /// \brief This class provides transaction based operation on the IR.
1992 /// Every change made through this class is recorded in the internal state and
1993 /// can be undone (rollback) until commit is called.
1994 class TypePromotionTransaction {
1995
1996   /// \brief This represents the common interface of the individual transaction.
1997   /// Each class implements the logic for doing one specific modification on
1998   /// the IR via the TypePromotionTransaction.
1999   class TypePromotionAction {
2000   protected:
2001     /// The Instruction modified.
2002     Instruction *Inst;
2003
2004   public:
2005     /// \brief Constructor of the action.
2006     /// The constructor performs the related action on the IR.
2007     TypePromotionAction(Instruction *Inst) : Inst(Inst) {}
2008
2009     virtual ~TypePromotionAction() {}
2010
2011     /// \brief Undo the modification done by this action.
2012     /// When this method is called, the IR must be in the same state as it was
2013     /// before this action was applied.
2014     /// \pre Undoing the action works if and only if the IR is in the exact same
2015     /// state as it was directly after this action was applied.
2016     virtual void undo() = 0;
2017
2018     /// \brief Advocate every change made by this action.
2019     /// When the results on the IR of the action are to be kept, it is important
2020     /// to call this function, otherwise hidden information may be kept forever.
2021     virtual void commit() {
2022       // Nothing to be done, this action is not doing anything.
2023     }
2024   };
2025
2026   /// \brief Utility to remember the position of an instruction.
2027   class InsertionHandler {
2028     /// Position of an instruction.
2029     /// Either an instruction:
2030     /// - Is the first in a basic block: BB is used.
2031     /// - Has a previous instructon: PrevInst is used.
2032     union {
2033       Instruction *PrevInst;
2034       BasicBlock *BB;
2035     } Point;
2036     /// Remember whether or not the instruction had a previous instruction.
2037     bool HasPrevInstruction;
2038
2039   public:
2040     /// \brief Record the position of \p Inst.
2041     InsertionHandler(Instruction *Inst) {
2042       BasicBlock::iterator It = Inst->getIterator();
2043       HasPrevInstruction = (It != (Inst->getParent()->begin()));
2044       if (HasPrevInstruction)
2045         Point.PrevInst = &*--It;
2046       else
2047         Point.BB = Inst->getParent();
2048     }
2049
2050     /// \brief Insert \p Inst at the recorded position.
2051     void insert(Instruction *Inst) {
2052       if (HasPrevInstruction) {
2053         if (Inst->getParent())
2054           Inst->removeFromParent();
2055         Inst->insertAfter(Point.PrevInst);
2056       } else {
2057         Instruction *Position = &*Point.BB->getFirstInsertionPt();
2058         if (Inst->getParent())
2059           Inst->moveBefore(Position);
2060         else
2061           Inst->insertBefore(Position);
2062       }
2063     }
2064   };
2065
2066   /// \brief Move an instruction before another.
2067   class InstructionMoveBefore : public TypePromotionAction {
2068     /// Original position of the instruction.
2069     InsertionHandler Position;
2070
2071   public:
2072     /// \brief Move \p Inst before \p Before.
2073     InstructionMoveBefore(Instruction *Inst, Instruction *Before)
2074         : TypePromotionAction(Inst), Position(Inst) {
2075       DEBUG(dbgs() << "Do: move: " << *Inst << "\nbefore: " << *Before << "\n");
2076       Inst->moveBefore(Before);
2077     }
2078
2079     /// \brief Move the instruction back to its original position.
2080     void undo() override {
2081       DEBUG(dbgs() << "Undo: moveBefore: " << *Inst << "\n");
2082       Position.insert(Inst);
2083     }
2084   };
2085
2086   /// \brief Set the operand of an instruction with a new value.
2087   class OperandSetter : public TypePromotionAction {
2088     /// Original operand of the instruction.
2089     Value *Origin;
2090     /// Index of the modified instruction.
2091     unsigned Idx;
2092
2093   public:
2094     /// \brief Set \p Idx operand of \p Inst with \p NewVal.
2095     OperandSetter(Instruction *Inst, unsigned Idx, Value *NewVal)
2096         : TypePromotionAction(Inst), Idx(Idx) {
2097       DEBUG(dbgs() << "Do: setOperand: " << Idx << "\n"
2098                    << "for:" << *Inst << "\n"
2099                    << "with:" << *NewVal << "\n");
2100       Origin = Inst->getOperand(Idx);
2101       Inst->setOperand(Idx, NewVal);
2102     }
2103
2104     /// \brief Restore the original value of the instruction.
2105     void undo() override {
2106       DEBUG(dbgs() << "Undo: setOperand:" << Idx << "\n"
2107                    << "for: " << *Inst << "\n"
2108                    << "with: " << *Origin << "\n");
2109       Inst->setOperand(Idx, Origin);
2110     }
2111   };
2112
2113   /// \brief Hide the operands of an instruction.
2114   /// Do as if this instruction was not using any of its operands.
2115   class OperandsHider : public TypePromotionAction {
2116     /// The list of original operands.
2117     SmallVector<Value *, 4> OriginalValues;
2118
2119   public:
2120     /// \brief Remove \p Inst from the uses of the operands of \p Inst.
2121     OperandsHider(Instruction *Inst) : TypePromotionAction(Inst) {
2122       DEBUG(dbgs() << "Do: OperandsHider: " << *Inst << "\n");
2123       unsigned NumOpnds = Inst->getNumOperands();
2124       OriginalValues.reserve(NumOpnds);
2125       for (unsigned It = 0; It < NumOpnds; ++It) {
2126         // Save the current operand.
2127         Value *Val = Inst->getOperand(It);
2128         OriginalValues.push_back(Val);
2129         // Set a dummy one.
2130         // We could use OperandSetter here, but that would imply an overhead
2131         // that we are not willing to pay.
2132         Inst->setOperand(It, UndefValue::get(Val->getType()));
2133       }
2134     }
2135
2136     /// \brief Restore the original list of uses.
2137     void undo() override {
2138       DEBUG(dbgs() << "Undo: OperandsHider: " << *Inst << "\n");
2139       for (unsigned It = 0, EndIt = OriginalValues.size(); It != EndIt; ++It)
2140         Inst->setOperand(It, OriginalValues[It]);
2141     }
2142   };
2143
2144   /// \brief Build a truncate instruction.
2145   class TruncBuilder : public TypePromotionAction {
2146     Value *Val;
2147   public:
2148     /// \brief Build a truncate instruction of \p Opnd producing a \p Ty
2149     /// result.
2150     /// trunc Opnd to Ty.
2151     TruncBuilder(Instruction *Opnd, Type *Ty) : TypePromotionAction(Opnd) {
2152       IRBuilder<> Builder(Opnd);
2153       Val = Builder.CreateTrunc(Opnd, Ty, "promoted");
2154       DEBUG(dbgs() << "Do: TruncBuilder: " << *Val << "\n");
2155     }
2156
2157     /// \brief Get the built value.
2158     Value *getBuiltValue() { return Val; }
2159
2160     /// \brief Remove the built instruction.
2161     void undo() override {
2162       DEBUG(dbgs() << "Undo: TruncBuilder: " << *Val << "\n");
2163       if (Instruction *IVal = dyn_cast<Instruction>(Val))
2164         IVal->eraseFromParent();
2165     }
2166   };
2167
2168   /// \brief Build a sign extension instruction.
2169   class SExtBuilder : public TypePromotionAction {
2170     Value *Val;
2171   public:
2172     /// \brief Build a sign extension instruction of \p Opnd producing a \p Ty
2173     /// result.
2174     /// sext Opnd to Ty.
2175     SExtBuilder(Instruction *InsertPt, Value *Opnd, Type *Ty)
2176         : TypePromotionAction(InsertPt) {
2177       IRBuilder<> Builder(InsertPt);
2178       Val = Builder.CreateSExt(Opnd, Ty, "promoted");
2179       DEBUG(dbgs() << "Do: SExtBuilder: " << *Val << "\n");
2180     }
2181
2182     /// \brief Get the built value.
2183     Value *getBuiltValue() { return Val; }
2184
2185     /// \brief Remove the built instruction.
2186     void undo() override {
2187       DEBUG(dbgs() << "Undo: SExtBuilder: " << *Val << "\n");
2188       if (Instruction *IVal = dyn_cast<Instruction>(Val))
2189         IVal->eraseFromParent();
2190     }
2191   };
2192
2193   /// \brief Build a zero extension instruction.
2194   class ZExtBuilder : public TypePromotionAction {
2195     Value *Val;
2196   public:
2197     /// \brief Build a zero extension instruction of \p Opnd producing a \p Ty
2198     /// result.
2199     /// zext Opnd to Ty.
2200     ZExtBuilder(Instruction *InsertPt, Value *Opnd, Type *Ty)
2201         : TypePromotionAction(InsertPt) {
2202       IRBuilder<> Builder(InsertPt);
2203       Val = Builder.CreateZExt(Opnd, Ty, "promoted");
2204       DEBUG(dbgs() << "Do: ZExtBuilder: " << *Val << "\n");
2205     }
2206
2207     /// \brief Get the built value.
2208     Value *getBuiltValue() { return Val; }
2209
2210     /// \brief Remove the built instruction.
2211     void undo() override {
2212       DEBUG(dbgs() << "Undo: ZExtBuilder: " << *Val << "\n");
2213       if (Instruction *IVal = dyn_cast<Instruction>(Val))
2214         IVal->eraseFromParent();
2215     }
2216   };
2217
2218   /// \brief Mutate an instruction to another type.
2219   class TypeMutator : public TypePromotionAction {
2220     /// Record the original type.
2221     Type *OrigTy;
2222
2223   public:
2224     /// \brief Mutate the type of \p Inst into \p NewTy.
2225     TypeMutator(Instruction *Inst, Type *NewTy)
2226         : TypePromotionAction(Inst), OrigTy(Inst->getType()) {
2227       DEBUG(dbgs() << "Do: MutateType: " << *Inst << " with " << *NewTy
2228                    << "\n");
2229       Inst->mutateType(NewTy);
2230     }
2231
2232     /// \brief Mutate the instruction back to its original type.
2233     void undo() override {
2234       DEBUG(dbgs() << "Undo: MutateType: " << *Inst << " with " << *OrigTy
2235                    << "\n");
2236       Inst->mutateType(OrigTy);
2237     }
2238   };
2239
2240   /// \brief Replace the uses of an instruction by another instruction.
2241   class UsesReplacer : public TypePromotionAction {
2242     /// Helper structure to keep track of the replaced uses.
2243     struct InstructionAndIdx {
2244       /// The instruction using the instruction.
2245       Instruction *Inst;
2246       /// The index where this instruction is used for Inst.
2247       unsigned Idx;
2248       InstructionAndIdx(Instruction *Inst, unsigned Idx)
2249           : Inst(Inst), Idx(Idx) {}
2250     };
2251
2252     /// Keep track of the original uses (pair Instruction, Index).
2253     SmallVector<InstructionAndIdx, 4> OriginalUses;
2254     typedef SmallVectorImpl<InstructionAndIdx>::iterator use_iterator;
2255
2256   public:
2257     /// \brief Replace all the use of \p Inst by \p New.
2258     UsesReplacer(Instruction *Inst, Value *New) : TypePromotionAction(Inst) {
2259       DEBUG(dbgs() << "Do: UsersReplacer: " << *Inst << " with " << *New
2260                    << "\n");
2261       // Record the original uses.
2262       for (Use &U : Inst->uses()) {
2263         Instruction *UserI = cast<Instruction>(U.getUser());
2264         OriginalUses.push_back(InstructionAndIdx(UserI, U.getOperandNo()));
2265       }
2266       // Now, we can replace the uses.
2267       Inst->replaceAllUsesWith(New);
2268     }
2269
2270     /// \brief Reassign the original uses of Inst to Inst.
2271     void undo() override {
2272       DEBUG(dbgs() << "Undo: UsersReplacer: " << *Inst << "\n");
2273       for (use_iterator UseIt = OriginalUses.begin(),
2274                         EndIt = OriginalUses.end();
2275            UseIt != EndIt; ++UseIt) {
2276         UseIt->Inst->setOperand(UseIt->Idx, Inst);
2277       }
2278     }
2279   };
2280
2281   /// \brief Remove an instruction from the IR.
2282   class InstructionRemover : public TypePromotionAction {
2283     /// Original position of the instruction.
2284     InsertionHandler Inserter;
2285     /// Helper structure to hide all the link to the instruction. In other
2286     /// words, this helps to do as if the instruction was removed.
2287     OperandsHider Hider;
2288     /// Keep track of the uses replaced, if any.
2289     UsesReplacer *Replacer;
2290
2291   public:
2292     /// \brief Remove all reference of \p Inst and optinally replace all its
2293     /// uses with New.
2294     /// \pre If !Inst->use_empty(), then New != nullptr
2295     InstructionRemover(Instruction *Inst, Value *New = nullptr)
2296         : TypePromotionAction(Inst), Inserter(Inst), Hider(Inst),
2297           Replacer(nullptr) {
2298       if (New)
2299         Replacer = new UsesReplacer(Inst, New);
2300       DEBUG(dbgs() << "Do: InstructionRemover: " << *Inst << "\n");
2301       Inst->removeFromParent();
2302     }
2303
2304     ~InstructionRemover() override { delete Replacer; }
2305
2306     /// \brief Really remove the instruction.
2307     void commit() override { delete Inst; }
2308
2309     /// \brief Resurrect the instruction and reassign it to the proper uses if
2310     /// new value was provided when build this action.
2311     void undo() override {
2312       DEBUG(dbgs() << "Undo: InstructionRemover: " << *Inst << "\n");
2313       Inserter.insert(Inst);
2314       if (Replacer)
2315         Replacer->undo();
2316       Hider.undo();
2317     }
2318   };
2319
2320 public:
2321   /// Restoration point.
2322   /// The restoration point is a pointer to an action instead of an iterator
2323   /// because the iterator may be invalidated but not the pointer.
2324   typedef const TypePromotionAction *ConstRestorationPt;
2325   /// Advocate every changes made in that transaction.
2326   void commit();
2327   /// Undo all the changes made after the given point.
2328   void rollback(ConstRestorationPt Point);
2329   /// Get the current restoration point.
2330   ConstRestorationPt getRestorationPoint() const;
2331
2332   /// \name API for IR modification with state keeping to support rollback.
2333   /// @{
2334   /// Same as Instruction::setOperand.
2335   void setOperand(Instruction *Inst, unsigned Idx, Value *NewVal);
2336   /// Same as Instruction::eraseFromParent.
2337   void eraseInstruction(Instruction *Inst, Value *NewVal = nullptr);
2338   /// Same as Value::replaceAllUsesWith.
2339   void replaceAllUsesWith(Instruction *Inst, Value *New);
2340   /// Same as Value::mutateType.
2341   void mutateType(Instruction *Inst, Type *NewTy);
2342   /// Same as IRBuilder::createTrunc.
2343   Value *createTrunc(Instruction *Opnd, Type *Ty);
2344   /// Same as IRBuilder::createSExt.
2345   Value *createSExt(Instruction *Inst, Value *Opnd, Type *Ty);
2346   /// Same as IRBuilder::createZExt.
2347   Value *createZExt(Instruction *Inst, Value *Opnd, Type *Ty);
2348   /// Same as Instruction::moveBefore.
2349   void moveBefore(Instruction *Inst, Instruction *Before);
2350   /// @}
2351
2352 private:
2353   /// The ordered list of actions made so far.
2354   SmallVector<std::unique_ptr<TypePromotionAction>, 16> Actions;
2355   typedef SmallVectorImpl<std::unique_ptr<TypePromotionAction>>::iterator CommitPt;
2356 };
2357
2358 void TypePromotionTransaction::setOperand(Instruction *Inst, unsigned Idx,
2359                                           Value *NewVal) {
2360   Actions.push_back(
2361       make_unique<TypePromotionTransaction::OperandSetter>(Inst, Idx, NewVal));
2362 }
2363
2364 void TypePromotionTransaction::eraseInstruction(Instruction *Inst,
2365                                                 Value *NewVal) {
2366   Actions.push_back(
2367       make_unique<TypePromotionTransaction::InstructionRemover>(Inst, NewVal));
2368 }
2369
2370 void TypePromotionTransaction::replaceAllUsesWith(Instruction *Inst,
2371                                                   Value *New) {
2372   Actions.push_back(make_unique<TypePromotionTransaction::UsesReplacer>(Inst, New));
2373 }
2374
2375 void TypePromotionTransaction::mutateType(Instruction *Inst, Type *NewTy) {
2376   Actions.push_back(make_unique<TypePromotionTransaction::TypeMutator>(Inst, NewTy));
2377 }
2378
2379 Value *TypePromotionTransaction::createTrunc(Instruction *Opnd,
2380                                              Type *Ty) {
2381   std::unique_ptr<TruncBuilder> Ptr(new TruncBuilder(Opnd, Ty));
2382   Value *Val = Ptr->getBuiltValue();
2383   Actions.push_back(std::move(Ptr));
2384   return Val;
2385 }
2386
2387 Value *TypePromotionTransaction::createSExt(Instruction *Inst,
2388                                             Value *Opnd, Type *Ty) {
2389   std::unique_ptr<SExtBuilder> Ptr(new SExtBuilder(Inst, Opnd, Ty));
2390   Value *Val = Ptr->getBuiltValue();
2391   Actions.push_back(std::move(Ptr));
2392   return Val;
2393 }
2394
2395 Value *TypePromotionTransaction::createZExt(Instruction *Inst,
2396                                             Value *Opnd, Type *Ty) {
2397   std::unique_ptr<ZExtBuilder> Ptr(new ZExtBuilder(Inst, Opnd, Ty));
2398   Value *Val = Ptr->getBuiltValue();
2399   Actions.push_back(std::move(Ptr));
2400   return Val;
2401 }
2402
2403 void TypePromotionTransaction::moveBefore(Instruction *Inst,
2404                                           Instruction *Before) {
2405   Actions.push_back(
2406       make_unique<TypePromotionTransaction::InstructionMoveBefore>(Inst, Before));
2407 }
2408
2409 TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt
2410 TypePromotionTransaction::getRestorationPoint() const {
2411   return !Actions.empty() ? Actions.back().get() : nullptr;
2412 }
2413
2414 void TypePromotionTransaction::commit() {
2415   for (CommitPt It = Actions.begin(), EndIt = Actions.end(); It != EndIt;
2416        ++It)
2417     (*It)->commit();
2418   Actions.clear();
2419 }
2420
2421 void TypePromotionTransaction::rollback(
2422     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt Point) {
2423   while (!Actions.empty() && Point != Actions.back().get()) {
2424     std::unique_ptr<TypePromotionAction> Curr = Actions.pop_back_val();
2425     Curr->undo();
2426   }
2427 }
2428
2429 /// \brief A helper class for matching addressing modes.
2430 ///
2431 /// This encapsulates the logic for matching the target-legal addressing modes.
2432 class AddressingModeMatcher {
2433   SmallVectorImpl<Instruction*> &AddrModeInsts;
2434   const TargetMachine &TM;
2435   const TargetLowering &TLI;
2436   const DataLayout &DL;
2437
2438   /// AccessTy/MemoryInst - This is the type for the access (e.g. double) and
2439   /// the memory instruction that we're computing this address for.
2440   Type *AccessTy;
2441   unsigned AddrSpace;
2442   Instruction *MemoryInst;
2443
2444   /// This is the addressing mode that we're building up. This is
2445   /// part of the return value of this addressing mode matching stuff.
2446   ExtAddrMode &AddrMode;
2447
2448   /// The instructions inserted by other CodeGenPrepare optimizations.
2449   const SetOfInstrs &InsertedInsts;
2450   /// A map from the instructions to their type before promotion.
2451   InstrToOrigTy &PromotedInsts;
2452   /// The ongoing transaction where every action should be registered.
2453   TypePromotionTransaction &TPT;
2454
2455   /// This is set to true when we should not do profitability checks.
2456   /// When true, IsProfitableToFoldIntoAddressingMode always returns true.
2457   bool IgnoreProfitability;
2458
2459   AddressingModeMatcher(SmallVectorImpl<Instruction *> &AMI,
2460                         const TargetMachine &TM, Type *AT, unsigned AS,
2461                         Instruction *MI, ExtAddrMode &AM,
2462                         const SetOfInstrs &InsertedInsts,
2463                         InstrToOrigTy &PromotedInsts,
2464                         TypePromotionTransaction &TPT)
2465       : AddrModeInsts(AMI), TM(TM),
2466         TLI(*TM.getSubtargetImpl(*MI->getParent()->getParent())
2467                  ->getTargetLowering()),
2468         DL(MI->getModule()->getDataLayout()), AccessTy(AT), AddrSpace(AS),
2469         MemoryInst(MI), AddrMode(AM), InsertedInsts(InsertedInsts),
2470         PromotedInsts(PromotedInsts), TPT(TPT) {
2471     IgnoreProfitability = false;
2472   }
2473 public:
2474
2475   /// Find the maximal addressing mode that a load/store of V can fold,
2476   /// give an access type of AccessTy.  This returns a list of involved
2477   /// instructions in AddrModeInsts.
2478   /// \p InsertedInsts The instructions inserted by other CodeGenPrepare
2479   /// optimizations.
2480   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2481   /// \p The ongoing transaction where every action should be registered.
2482   static ExtAddrMode Match(Value *V, Type *AccessTy, unsigned AS,
2483                            Instruction *MemoryInst,
2484                            SmallVectorImpl<Instruction*> &AddrModeInsts,
2485                            const TargetMachine &TM,
2486                            const SetOfInstrs &InsertedInsts,
2487                            InstrToOrigTy &PromotedInsts,
2488                            TypePromotionTransaction &TPT) {
2489     ExtAddrMode Result;
2490
2491     bool Success = AddressingModeMatcher(AddrModeInsts, TM, AccessTy, AS,
2492                                          MemoryInst, Result, InsertedInsts,
2493                                          PromotedInsts, TPT).matchAddr(V, 0);
2494     (void)Success; assert(Success && "Couldn't select *anything*?");
2495     return Result;
2496   }
2497 private:
2498   bool matchScaledValue(Value *ScaleReg, int64_t Scale, unsigned Depth);
2499   bool matchAddr(Value *V, unsigned Depth);
2500   bool matchOperationAddr(User *Operation, unsigned Opcode, unsigned Depth,
2501                           bool *MovedAway = nullptr);
2502   bool isProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I,
2503                                             ExtAddrMode &AMBefore,
2504                                             ExtAddrMode &AMAfter);
2505   bool valueAlreadyLiveAtInst(Value *Val, Value *KnownLive1, Value *KnownLive2);
2506   bool isPromotionProfitable(unsigned NewCost, unsigned OldCost,
2507                              Value *PromotedOperand) const;
2508 };
2509
2510 /// Try adding ScaleReg*Scale to the current addressing mode.
2511 /// Return true and update AddrMode if this addr mode is legal for the target,
2512 /// false if not.
2513 bool AddressingModeMatcher::matchScaledValue(Value *ScaleReg, int64_t Scale,
2514                                              unsigned Depth) {
2515   // If Scale is 1, then this is the same as adding ScaleReg to the addressing
2516   // mode.  Just process that directly.
2517   if (Scale == 1)
2518     return matchAddr(ScaleReg, Depth);
2519
2520   // If the scale is 0, it takes nothing to add this.
2521   if (Scale == 0)
2522     return true;
2523
2524   // If we already have a scale of this value, we can add to it, otherwise, we
2525   // need an available scale field.
2526   if (AddrMode.Scale != 0 && AddrMode.ScaledReg != ScaleReg)
2527     return false;
2528
2529   ExtAddrMode TestAddrMode = AddrMode;
2530
2531   // Add scale to turn X*4+X*3 -> X*7.  This could also do things like
2532   // [A+B + A*7] -> [B+A*8].
2533   TestAddrMode.Scale += Scale;
2534   TestAddrMode.ScaledReg = ScaleReg;
2535
2536   // If the new address isn't legal, bail out.
2537   if (!TLI.isLegalAddressingMode(DL, TestAddrMode, AccessTy, AddrSpace))
2538     return false;
2539
2540   // It was legal, so commit it.
2541   AddrMode = TestAddrMode;
2542
2543   // Okay, we decided that we can add ScaleReg+Scale to AddrMode.  Check now
2544   // to see if ScaleReg is actually X+C.  If so, we can turn this into adding
2545   // X*Scale + C*Scale to addr mode.
2546   ConstantInt *CI = nullptr; Value *AddLHS = nullptr;
2547   if (isa<Instruction>(ScaleReg) &&  // not a constant expr.
2548       match(ScaleReg, m_Add(m_Value(AddLHS), m_ConstantInt(CI)))) {
2549     TestAddrMode.ScaledReg = AddLHS;
2550     TestAddrMode.BaseOffs += CI->getSExtValue()*TestAddrMode.Scale;
2551
2552     // If this addressing mode is legal, commit it and remember that we folded
2553     // this instruction.
2554     if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, TestAddrMode, AccessTy, AddrSpace)) {
2555       AddrModeInsts.push_back(cast<Instruction>(ScaleReg));
2556       AddrMode = TestAddrMode;
2557       return true;
2558     }
2559   }
2560
2561   // Otherwise, not (x+c)*scale, just return what we have.
2562   return true;
2563 }
2564
2565 /// This is a little filter, which returns true if an addressing computation
2566 /// involving I might be folded into a load/store accessing it.
2567 /// This doesn't need to be perfect, but needs to accept at least
2568 /// the set of instructions that MatchOperationAddr can.
2569 static bool MightBeFoldableInst(Instruction *I) {
2570   switch (I->getOpcode()) {
2571   case Instruction::BitCast:
2572   case Instruction::AddrSpaceCast:
2573     // Don't touch identity bitcasts.
2574     if (I->getType() == I->getOperand(0)->getType())
2575       return false;
2576     return I->getType()->isPointerTy() || I->getType()->isIntegerTy();
2577   case Instruction::PtrToInt:
2578     // PtrToInt is always a noop, as we know that the int type is pointer sized.
2579     return true;
2580   case Instruction::IntToPtr:
2581     // We know the input is intptr_t, so this is foldable.
2582     return true;
2583   case Instruction::Add:
2584     return true;
2585   case Instruction::Mul:
2586   case Instruction::Shl:
2587     // Can only handle X*C and X << C.
2588     return isa<ConstantInt>(I->getOperand(1));
2589   case Instruction::GetElementPtr:
2590     return true;
2591   default:
2592     return false;
2593   }
2594 }
2595
2596 /// \brief Check whether or not \p Val is a legal instruction for \p TLI.
2597 /// \note \p Val is assumed to be the product of some type promotion.
2598 /// Therefore if \p Val has an undefined state in \p TLI, this is assumed
2599 /// to be legal, as the non-promoted value would have had the same state.
2600 static bool isPromotedInstructionLegal(const TargetLowering &TLI,
2601                                        const DataLayout &DL, Value *Val) {
2602   Instruction *PromotedInst = dyn_cast<Instruction>(Val);
2603   if (!PromotedInst)
2604     return false;
2605   int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(PromotedInst->getOpcode());
2606   // If the ISDOpcode is undefined, it was undefined before the promotion.
2607   if (!ISDOpcode)
2608     return true;
2609   // Otherwise, check if the promoted instruction is legal or not.
2610   return TLI.isOperationLegalOrCustom(
2611       ISDOpcode, TLI.getValueType(DL, PromotedInst->getType()));
2612 }
2613
2614 /// \brief Hepler class to perform type promotion.
2615 class TypePromotionHelper {
2616   /// \brief Utility function to check whether or not a sign or zero extension
2617   /// of \p Inst with \p ConsideredExtType can be moved through \p Inst by
2618   /// either using the operands of \p Inst or promoting \p Inst.
2619   /// The type of the extension is defined by \p IsSExt.
2620   /// In other words, check if:
2621   /// ext (Ty Inst opnd1 opnd2 ... opndN) to ConsideredExtType.
2622   /// #1 Promotion applies:
2623   /// ConsideredExtType Inst (ext opnd1 to ConsideredExtType, ...).
2624   /// #2 Operand reuses:
2625   /// ext opnd1 to ConsideredExtType.
2626   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2627   static bool canGetThrough(const Instruction *Inst, Type *ConsideredExtType,
2628                             const InstrToOrigTy &PromotedInsts, bool IsSExt);
2629
2630   /// \brief Utility function to determine if \p OpIdx should be promoted when
2631   /// promoting \p Inst.
2632   static bool shouldExtOperand(const Instruction *Inst, int OpIdx) {
2633     return !(isa<SelectInst>(Inst) && OpIdx == 0);
2634   }
2635
2636   /// \brief Utility function to promote the operand of \p Ext when this
2637   /// operand is a promotable trunc or sext or zext.
2638   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2639   /// \p CreatedInstsCost[out] contains the cost of all instructions
2640   /// created to promote the operand of Ext.
2641   /// Newly added extensions are inserted in \p Exts.
2642   /// Newly added truncates are inserted in \p Truncs.
2643   /// Should never be called directly.
2644   /// \return The promoted value which is used instead of Ext.
2645   static Value *promoteOperandForTruncAndAnyExt(
2646       Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2647       InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
2648       SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2649       SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI);
2650
2651   /// \brief Utility function to promote the operand of \p Ext when this
2652   /// operand is promotable and is not a supported trunc or sext.
2653   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2654   /// \p CreatedInstsCost[out] contains the cost of all the instructions
2655   /// created to promote the operand of Ext.
2656   /// Newly added extensions are inserted in \p Exts.
2657   /// Newly added truncates are inserted in \p Truncs.
2658   /// Should never be called directly.
2659   /// \return The promoted value which is used instead of Ext.
2660   static Value *promoteOperandForOther(Instruction *Ext,
2661                                        TypePromotionTransaction &TPT,
2662                                        InstrToOrigTy &PromotedInsts,
2663                                        unsigned &CreatedInstsCost,
2664                                        SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2665                                        SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs,
2666                                        const TargetLowering &TLI, bool IsSExt);
2667
2668   /// \see promoteOperandForOther.
2669   static Value *signExtendOperandForOther(
2670       Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2671       InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
2672       SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2673       SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI) {
2674     return promoteOperandForOther(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInstsCost,
2675                                   Exts, Truncs, TLI, true);
2676   }
2677
2678   /// \see promoteOperandForOther.
2679   static Value *zeroExtendOperandForOther(
2680       Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2681       InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
2682       SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2683       SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI) {
2684     return promoteOperandForOther(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInstsCost,
2685                                   Exts, Truncs, TLI, false);
2686   }
2687
2688 public:
2689   /// Type for the utility function that promotes the operand of Ext.
2690   typedef Value *(*Action)(Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2691                            InstrToOrigTy &PromotedInsts,
2692                            unsigned &CreatedInstsCost,
2693                            SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2694                            SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs,
2695                            const TargetLowering &TLI);
2696   /// \brief Given a sign/zero extend instruction \p Ext, return the approriate
2697   /// action to promote the operand of \p Ext instead of using Ext.
2698   /// \return NULL if no promotable action is possible with the current
2699   /// sign extension.
2700   /// \p InsertedInsts keeps track of all the instructions inserted by the
2701   /// other CodeGenPrepare optimizations. This information is important
2702   /// because we do not want to promote these instructions as CodeGenPrepare
2703   /// will reinsert them later. Thus creating an infinite loop: create/remove.
2704   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2705   static Action getAction(Instruction *Ext, const SetOfInstrs &InsertedInsts,
2706                           const TargetLowering &TLI,
2707                           const InstrToOrigTy &PromotedInsts);
2708 };
2709
2710 bool TypePromotionHelper::canGetThrough(const Instruction *Inst,
2711                                         Type *ConsideredExtType,
2712                                         const InstrToOrigTy &PromotedInsts,
2713                                         bool IsSExt) {
2714   // The promotion helper does not know how to deal with vector types yet.
2715   // To be able to fix that, we would need to fix the places where we
2716   // statically extend, e.g., constants and such.
2717   if (Inst->getType()->isVectorTy())
2718     return false;
2719
2720   // We can always get through zext.
2721   if (isa<ZExtInst>(Inst))
2722     return true;
2723
2724   // sext(sext) is ok too.
2725   if (IsSExt && isa<SExtInst>(Inst))
2726     return true;
2727
2728   // We can get through binary operator, if it is legal. In other words, the
2729   // binary operator must have a nuw or nsw flag.
2730   const BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Inst);
2731   if (BinOp && isa<OverflowingBinaryOperator>(BinOp) &&
2732       ((!IsSExt && BinOp->hasNoUnsignedWrap()) ||
2733        (IsSExt && BinOp->hasNoSignedWrap())))
2734     return true;
2735
2736   // Check if we can do the following simplification.
2737   // ext(trunc(opnd)) --> ext(opnd)
2738   if (!isa<TruncInst>(Inst))
2739     return false;
2740
2741   Value *OpndVal = Inst->getOperand(0);
2742   // Check if we can use this operand in the extension.
2743   // If the type is larger than the result type of the extension, we cannot.
2744   if (!OpndVal->getType()->isIntegerTy() ||
2745       OpndVal->getType()->getIntegerBitWidth() >
2746           ConsideredExtType->getIntegerBitWidth())
2747     return false;
2748
2749   // If the operand of the truncate is not an instruction, we will not have
2750   // any information on the dropped bits.
2751   // (Actually we could for constant but it is not worth the extra logic).
2752   Instruction *Opnd = dyn_cast<Instruction>(OpndVal);
2753   if (!Opnd)
2754     return false;
2755
2756   // Check if the source of the type is narrow enough.
2757   // I.e., check that trunc just drops extended bits of the same kind of
2758   // the extension.
2759   // #1 get the type of the operand and check the kind of the extended bits.
2760   const Type *OpndType;
2761   InstrToOrigTy::const_iterator It = PromotedInsts.find(Opnd);
2762   if (It != PromotedInsts.end() && It->second.getInt() == IsSExt)
2763     OpndType = It->second.getPointer();
2764   else if ((IsSExt && isa<SExtInst>(Opnd)) || (!IsSExt && isa<ZExtInst>(Opnd)))
2765     OpndType = Opnd->getOperand(0)->getType();
2766   else
2767     return false;
2768
2769   // #2 check that the truncate just drops extended bits.
2770   return Inst->getType()->getIntegerBitWidth() >=
2771          OpndType->getIntegerBitWidth();
2772 }
2773
2774 TypePromotionHelper::Action TypePromotionHelper::getAction(
2775     Instruction *Ext, const SetOfInstrs &InsertedInsts,
2776     const TargetLowering &TLI, const InstrToOrigTy &PromotedInsts) {
2777   assert((isa<SExtInst>(Ext) || isa<ZExtInst>(Ext)) &&
2778          "Unexpected instruction type");
2779   Instruction *ExtOpnd = dyn_cast<Instruction>(Ext->getOperand(0));
2780   Type *ExtTy = Ext->getType();
2781   bool IsSExt = isa<SExtInst>(Ext);
2782   // If the operand of the extension is not an instruction, we cannot
2783   // get through.
2784   // If it, check we can get through.
2785   if (!ExtOpnd || !canGetThrough(ExtOpnd, ExtTy, PromotedInsts, IsSExt))
2786     return nullptr;
2787
2788   // Do not promote if the operand has been added by codegenprepare.
2789   // Otherwise, it means we are undoing an optimization that is likely to be
2790   // redone, thus causing potential infinite loop.
2791   if (isa<TruncInst>(ExtOpnd) && InsertedInsts.count(ExtOpnd))
2792     return nullptr;
2793
2794   // SExt or Trunc instructions.
2795   // Return the related handler.
2796   if (isa<SExtInst>(ExtOpnd) || isa<TruncInst>(ExtOpnd) ||
2797       isa<ZExtInst>(ExtOpnd))
2798     return promoteOperandForTruncAndAnyExt;
2799
2800   // Regular instruction.
2801   // Abort early if we will have to insert non-free instructions.
2802   if (!ExtOpnd->hasOneUse() && !TLI.isTruncateFree(ExtTy, ExtOpnd->getType()))
2803     return nullptr;
2804   return IsSExt ? signExtendOperandForOther : zeroExtendOperandForOther;
2805 }
2806
2807 Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForTruncAndAnyExt(
2808     llvm::Instruction *SExt, TypePromotionTransaction &TPT,
2809     InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
2810     SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2811     SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI) {
2812   // By construction, the operand of SExt is an instruction. Otherwise we cannot
2813   // get through it and this method should not be called.
2814   Instruction *SExtOpnd = cast<Instruction>(SExt->getOperand(0));
2815   Value *ExtVal = SExt;
2816   bool HasMergedNonFreeExt = false;
2817   if (isa<ZExtInst>(SExtOpnd)) {
2818     // Replace s|zext(zext(opnd))
2819     // => zext(opnd).
2820     HasMergedNonFreeExt = !TLI.isExtFree(SExtOpnd);
2821     Value *ZExt =
2822         TPT.createZExt(SExt, SExtOpnd->getOperand(0), SExt->getType());
2823     TPT.replaceAllUsesWith(SExt, ZExt);
2824     TPT.eraseInstruction(SExt);
2825     ExtVal = ZExt;
2826   } else {
2827     // Replace z|sext(trunc(opnd)) or sext(sext(opnd))
2828     // => z|sext(opnd).
2829     TPT.setOperand(SExt, 0, SExtOpnd->getOperand(0));
2830   }
2831   CreatedInstsCost = 0;
2832
2833   // Remove dead code.
2834   if (SExtOpnd->use_empty())
2835     TPT.eraseInstruction(SExtOpnd);
2836
2837   // Check if the extension is still needed.
2838   Instruction *ExtInst = dyn_cast<Instruction>(ExtVal);
2839   if (!ExtInst || ExtInst->getType() != ExtInst->getOperand(0)->getType()) {
2840     if (ExtInst) {
2841       if (Exts)
2842         Exts->push_back(ExtInst);
2843       CreatedInstsCost = !TLI.isExtFree(ExtInst) && !HasMergedNonFreeExt;
2844     }
2845     return ExtVal;
2846   }
2847
2848   // At this point we have: ext ty opnd to ty.
2849   // Reassign the uses of ExtInst to the opnd and remove ExtInst.
2850   Value *NextVal = ExtInst->getOperand(0);
2851   TPT.eraseInstruction(ExtInst, NextVal);
2852   return NextVal;
2853 }
2854
2855 Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForOther(
2856     Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2857     InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
2858     SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2859     SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI,
2860     bool IsSExt) {
2861   // By construction, the operand of Ext is an instruction. Otherwise we cannot
2862   // get through it and this method should not be called.
2863   Instruction *ExtOpnd = cast<Instruction>(Ext->getOperand(0));
2864   CreatedInstsCost = 0;
2865   if (!ExtOpnd->hasOneUse()) {
2866     // ExtOpnd will be promoted.
2867     // All its uses, but Ext, will need to use a truncated value of the
2868     // promoted version.
2869     // Create the truncate now.
2870     Value *Trunc = TPT.createTrunc(Ext, ExtOpnd->getType());
2871     if (Instruction *ITrunc = dyn_cast<Instruction>(Trunc)) {
2872       ITrunc->removeFromParent();
2873       // Insert it just after the definition.
2874       ITrunc->insertAfter(ExtOpnd);
2875       if (Truncs)
2876         Truncs->push_back(ITrunc);
2877     }
2878
2879     TPT.replaceAllUsesWith(ExtOpnd, Trunc);
2880     // Restore the operand of Ext (which has been replaced by the previous call
2881     // to replaceAllUsesWith) to avoid creating a cycle trunc <-> sext.
2882     TPT.setOperand(Ext, 0, ExtOpnd);
2883   }
2884
2885   // Get through the Instruction:
2886   // 1. Update its type.
2887   // 2. Replace the uses of Ext by Inst.
2888   // 3. Extend each operand that needs to be extended.
2889
2890   // Remember the original type of the instruction before promotion.
2891   // This is useful to know that the high bits are sign extended bits.
2892   PromotedInsts.insert(std::pair<Instruction *, TypeIsSExt>(
2893       ExtOpnd, TypeIsSExt(ExtOpnd->getType(), IsSExt)));
2894   // Step #1.
2895   TPT.mutateType(ExtOpnd, Ext->getType());
2896   // Step #2.
2897   TPT.replaceAllUsesWith(Ext, ExtOpnd);
2898   // Step #3.
2899   Instruction *ExtForOpnd = Ext;
2900
2901   DEBUG(dbgs() << "Propagate Ext to operands\n");
2902   for (int OpIdx = 0, EndOpIdx = ExtOpnd->getNumOperands(); OpIdx != EndOpIdx;
2903        ++OpIdx) {
2904     DEBUG(dbgs() << "Operand:\n" << *(ExtOpnd->getOperand(OpIdx)) << '\n');
2905     if (ExtOpnd->getOperand(OpIdx)->getType() == Ext->getType() ||
2906         !shouldExtOperand(ExtOpnd, OpIdx)) {
2907       DEBUG(dbgs() << "No need to propagate\n");
2908       continue;
2909     }
2910     // Check if we can statically extend the operand.
2911     Value *Opnd = ExtOpnd->getOperand(OpIdx);
2912     if (const ConstantInt *Cst = dyn_cast<ConstantInt>(Opnd)) {
2913       DEBUG(dbgs() << "Statically extend\n");
2914       unsigned BitWidth = Ext->getType()->getIntegerBitWidth();
2915       APInt CstVal = IsSExt ? Cst->getValue().sext(BitWidth)
2916                             : Cst->getValue().zext(BitWidth);
2917       TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, ConstantInt::get(Ext->getType(), CstVal));
2918       continue;
2919     }
2920     // UndefValue are typed, so we have to statically sign extend them.
2921     if (isa<UndefValue>(Opnd)) {
2922       DEBUG(dbgs() << "Statically extend\n");
2923       TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, UndefValue::get(Ext->getType()));
2924       continue;
2925     }
2926
2927     // Otherwise we have to explicity sign extend the operand.
2928     // Check if Ext was reused to extend an operand.
2929     if (!ExtForOpnd) {
2930       // If yes, create a new one.
2931       DEBUG(dbgs() << "More operands to ext\n");
2932       Value *ValForExtOpnd = IsSExt ? TPT.createSExt(Ext, Opnd, Ext->getType())
2933         : TPT.createZExt(Ext, Opnd, Ext->getType());
2934       if (!isa<Instruction>(ValForExtOpnd)) {
2935         TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, ValForExtOpnd);
2936         continue;
2937       }
2938       ExtForOpnd = cast<Instruction>(ValForExtOpnd);
2939     }
2940     if (Exts)
2941       Exts->push_back(ExtForOpnd);
2942     TPT.setOperand(ExtForOpnd, 0, Opnd);
2943
2944     // Move the sign extension before the insertion point.
2945     TPT.moveBefore(ExtForOpnd, ExtOpnd);
2946     TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, ExtForOpnd);
2947     CreatedInstsCost += !TLI.isExtFree(ExtForOpnd);
2948     // If more sext are required, new instructions will have to be created.
2949     ExtForOpnd = nullptr;
2950   }
2951   if (ExtForOpnd == Ext) {
2952     DEBUG(dbgs() << "Extension is useless now\n");
2953     TPT.eraseInstruction(Ext);
2954   }
2955   return ExtOpnd;
2956 }
2957
2958 /// Check whether or not promoting an instruction to a wider type is profitable.
2959 /// \p NewCost gives the cost of extension instructions created by the
2960 /// promotion.
2961 /// \p OldCost gives the cost of extension instructions before the promotion
2962 /// plus the number of instructions that have been
2963 /// matched in the addressing mode the promotion.
2964 /// \p PromotedOperand is the value that has been promoted.
2965 /// \return True if the promotion is profitable, false otherwise.
2966 bool AddressingModeMatcher::isPromotionProfitable(
2967     unsigned NewCost, unsigned OldCost, Value *PromotedOperand) const {
2968   DEBUG(dbgs() << "OldCost: " << OldCost << "\tNewCost: " << NewCost << '\n');
2969   // The cost of the new extensions is greater than the cost of the
2970   // old extension plus what we folded.
2971   // This is not profitable.
2972   if (NewCost > OldCost)
2973     return false;
2974   if (NewCost < OldCost)
2975     return true;
2976   // The promotion is neutral but it may help folding the sign extension in
2977   // loads for instance.
2978   // Check that we did not create an illegal instruction.
2979   return isPromotedInstructionLegal(TLI, DL, PromotedOperand);
2980 }
2981
2982 /// Given an instruction or constant expr, see if we can fold the operation
2983 /// into the addressing mode. If so, update the addressing mode and return
2984 /// true, otherwise return false without modifying AddrMode.
2985 /// If \p MovedAway is not NULL, it contains the information of whether or
2986 /// not AddrInst has to be folded into the addressing mode on success.
2987 /// If \p MovedAway == true, \p AddrInst will not be part of the addressing
2988 /// because it has been moved away.
2989 /// Thus AddrInst must not be added in the matched instructions.
2990 /// This state can happen when AddrInst is a sext, since it may be moved away.
2991 /// Therefore, AddrInst may not be valid when MovedAway is true and it must
2992 /// not be referenced anymore.
2993 bool AddressingModeMatcher::matchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned Opcode,
2994                                                unsigned Depth,
2995                                                bool *MovedAway) {
2996   // Avoid exponential behavior on extremely deep expression trees.
2997   if (Depth >= 5) return false;
2998
2999   // By default, all matched instructions stay in place.
3000   if (MovedAway)
3001     *MovedAway = false;
3002
3003   switch (Opcode) {
3004   case Instruction::PtrToInt:
3005     // PtrToInt is always a noop, as we know that the int type is pointer sized.
3006     return matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
3007   case Instruction::IntToPtr: {
3008     auto AS = AddrInst->getType()->getPointerAddressSpace();
3009     auto PtrTy = MVT::getIntegerVT(DL.getPointerSizeInBits(AS));
3010     // This inttoptr is a no-op if the integer type is pointer sized.
3011     if (TLI.getValueType(DL, AddrInst->getOperand(0)->getType()) == PtrTy)
3012       return matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
3013     return false;
3014   }
3015   case Instruction::BitCast:
3016     // BitCast is always a noop, and we can handle it as long as it is
3017     // int->int or pointer->pointer (we don't want int<->fp or something).
3018     if ((AddrInst->getOperand(0)->getType()->isPointerTy() ||
3019          AddrInst->getOperand(0)->getType()->isIntegerTy()) &&
3020         // Don't touch identity bitcasts.  These were probably put here by LSR,
3021         // and we don't want to mess around with them.  Assume it knows what it
3022         // is doing.
3023         AddrInst->getOperand(0)->getType() != AddrInst->getType())
3024       return matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
3025     return false;
3026   case Instruction::AddrSpaceCast: {
3027     unsigned SrcAS
3028       = AddrInst->getOperand(0)->getType()->getPointerAddressSpace();
3029     unsigned DestAS = AddrInst->getType()->getPointerAddressSpace();
3030     if (TLI.isNoopAddrSpaceCast(SrcAS, DestAS))
3031       return matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
3032     return false;
3033   }
3034   case Instruction::Add: {
3035     // Check to see if we can merge in the RHS then the LHS.  If so, we win.
3036     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
3037     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
3038     // Start a transaction at this point.
3039     // The LHS may match but not the RHS.
3040     // Therefore, we need a higher level restoration point to undo partially
3041     // matched operation.
3042     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3043         TPT.getRestorationPoint();
3044
3045     if (matchAddr(AddrInst->getOperand(1), Depth+1) &&
3046         matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1))
3047       return true;
3048
3049     // Restore the old addr mode info.
3050     AddrMode = BackupAddrMode;
3051     AddrModeInsts.resize(OldSize);
3052     TPT.rollback(LastKnownGood);
3053
3054     // Otherwise this was over-aggressive.  Try merging in the LHS then the RHS.
3055     if (matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1) &&
3056         matchAddr(AddrInst->getOperand(1), Depth+1))
3057       return true;
3058
3059     // Otherwise we definitely can't merge the ADD in.
3060     AddrMode = BackupAddrMode;
3061     AddrModeInsts.resize(OldSize);
3062     TPT.rollback(LastKnownGood);
3063     break;
3064   }
3065   //case Instruction::Or:
3066   // TODO: We can handle "Or Val, Imm" iff this OR is equivalent to an ADD.
3067   //break;
3068   case Instruction::Mul:
3069   case Instruction::Shl: {
3070     // Can only handle X*C and X << C.
3071     ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(1));
3072     if (!RHS)
3073       return false;
3074     int64_t Scale = RHS->getSExtValue();
3075     if (Opcode == Instruction::Shl)
3076       Scale = 1LL << Scale;
3077
3078     return matchScaledValue(AddrInst->getOperand(0), Scale, Depth);
3079   }
3080   case Instruction::GetElementPtr: {
3081     // Scan the GEP.  We check it if it contains constant offsets and at most
3082     // one variable offset.
3083     int VariableOperand = -1;
3084     unsigned VariableScale = 0;
3085
3086     int64_t ConstantOffset = 0;
3087     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(AddrInst);
3088     for (unsigned i = 1, e = AddrInst->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
3089       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
3090         const StructLayout *SL = DL.getStructLayout(STy);
3091         unsigned Idx =
3092           cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(i))->getZExtValue();
3093         ConstantOffset += SL->getElementOffset(Idx);
3094       } else {
3095         uint64_t TypeSize = DL.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
3096         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(i))) {
3097           ConstantOffset += CI->getSExtValue()*TypeSize;
3098         } else if (TypeSize) {  // Scales of zero don't do anything.
3099           // We only allow one variable index at the moment.
3100           if (VariableOperand != -1)
3101             return false;
3102
3103           // Remember the variable index.
3104           VariableOperand = i;
3105           VariableScale = TypeSize;
3106         }
3107       }
3108     }
3109
3110     // A common case is for the GEP to only do a constant offset.  In this case,
3111     // just add it to the disp field and check validity.
3112     if (VariableOperand == -1) {
3113       AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
3114       if (ConstantOffset == 0 ||
3115           TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace)) {
3116         // Check to see if we can fold the base pointer in too.
3117         if (matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1))
3118           return true;
3119       }
3120       AddrMode.BaseOffs -= ConstantOffset;
3121       return false;
3122     }
3123
3124     // Save the valid addressing mode in case we can't match.
3125     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
3126     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
3127
3128     // See if the scale and offset amount is valid for this target.
3129     AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
3130
3131     // Match the base operand of the GEP.
3132     if (!matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1)) {
3133       // If it couldn't be matched, just stuff the value in a register.
3134       if (AddrMode.HasBaseReg) {
3135         AddrMode = BackupAddrMode;
3136         AddrModeInsts.resize(OldSize);
3137         return false;
3138       }
3139       AddrMode.HasBaseReg = true;
3140       AddrMode.BaseReg = AddrInst->getOperand(0);
3141     }
3142
3143     // Match the remaining variable portion of the GEP.
3144     if (!matchScaledValue(AddrInst->getOperand(VariableOperand), VariableScale,
3145                           Depth)) {
3146       // If it couldn't be matched, try stuffing the base into a register
3147       // instead of matching it, and retrying the match of the scale.
3148       AddrMode = BackupAddrMode;
3149       AddrModeInsts.resize(OldSize);
3150       if (AddrMode.HasBaseReg)
3151         return false;
3152       AddrMode.HasBaseReg = true;
3153       AddrMode.BaseReg = AddrInst->getOperand(0);
3154       AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
3155       if (!matchScaledValue(AddrInst->getOperand(VariableOperand),
3156                             VariableScale, Depth)) {
3157         // If even that didn't work, bail.
3158         AddrMode = BackupAddrMode;
3159         AddrModeInsts.resize(OldSize);
3160         return false;
3161       }
3162     }
3163
3164     return true;
3165   }
3166   case Instruction::SExt:
3167   case Instruction::ZExt: {
3168     Instruction *Ext = dyn_cast<Instruction>(AddrInst);
3169     if (!Ext)
3170       return false;
3171
3172     // Try to move this ext out of the way of the addressing mode.
3173     // Ask for a method for doing so.
3174     TypePromotionHelper::Action TPH =
3175         TypePromotionHelper::getAction(Ext, InsertedInsts, TLI, PromotedInsts);
3176     if (!TPH)
3177       return false;
3178
3179     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3180         TPT.getRestorationPoint();
3181     unsigned CreatedInstsCost = 0;
3182     unsigned ExtCost = !TLI.isExtFree(Ext);
3183     Value *PromotedOperand =
3184         TPH(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInstsCost, nullptr, nullptr, TLI);
3185     // SExt has been moved away.
3186     // Thus either it will be rematched later in the recursive calls or it is
3187     // gone. Anyway, we must not fold it into the addressing mode at this point.
3188     // E.g.,
3189     // op = add opnd, 1
3190     // idx = ext op
3191     // addr = gep base, idx
3192     // is now:
3193     // promotedOpnd = ext opnd            <- no match here
3194     // op = promoted_add promotedOpnd, 1  <- match (later in recursive calls)
3195     // addr = gep base, op                <- match
3196     if (MovedAway)
3197       *MovedAway = true;
3198
3199     assert(PromotedOperand &&
3200            "TypePromotionHelper should have filtered out those cases");
3201
3202     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
3203     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
3204
3205     if (!matchAddr(PromotedOperand, Depth) ||
3206         // The total of the new cost is equal to the cost of the created
3207         // instructions.
3208         // The total of the old cost is equal to the cost of the extension plus
3209         // what we have saved in the addressing mode.
3210         !isPromotionProfitable(CreatedInstsCost,
3211                                ExtCost + (AddrModeInsts.size() - OldSize),
3212                                PromotedOperand)) {
3213       AddrMode = BackupAddrMode;
3214       AddrModeInsts.resize(OldSize);
3215       DEBUG(dbgs() << "Sign extension does not pay off: rollback\n");
3216       TPT.rollback(LastKnownGood);
3217       return false;
3218     }
3219     return true;
3220   }
3221   }
3222   return false;
3223 }
3224
3225 /// If we can, try to add the value of 'Addr' into the current addressing mode.
3226 /// If Addr can't be added to AddrMode this returns false and leaves AddrMode
3227 /// unmodified. This assumes that Addr is either a pointer type or intptr_t
3228 /// for the target.
3229 ///
3230 bool AddressingModeMatcher::matchAddr(Value *Addr, unsigned Depth) {
3231   // Start a transaction at this point that we will rollback if the matching
3232   // fails.
3233   TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3234       TPT.getRestorationPoint();
3235   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Addr)) {
3236     // Fold in immediates if legal for the target.
3237     AddrMode.BaseOffs += CI->getSExtValue();
3238     if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace))
3239       return true;
3240     AddrMode.BaseOffs -= CI->getSExtValue();
3241   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(Addr)) {
3242     // If this is a global variable, try to fold it into the addressing mode.
3243     if (!AddrMode.BaseGV) {
3244       AddrMode.BaseGV = GV;
3245       if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace))
3246         return true;
3247       AddrMode.BaseGV = nullptr;
3248     }
3249   } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Addr)) {
3250     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
3251     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
3252
3253     // Check to see if it is possible to fold this operation.
3254     bool MovedAway = false;
3255     if (matchOperationAddr(I, I->getOpcode(), Depth, &MovedAway)) {
3256       // This instruction may have been moved away. If so, there is nothing
3257       // to check here.
3258       if (MovedAway)
3259         return true;
3260       // Okay, it's possible to fold this.  Check to see if it is actually
3261       // *profitable* to do so.  We use a simple cost model to avoid increasing
3262       // register pressure too much.
3263       if (I->hasOneUse() ||
3264           isProfitableToFoldIntoAddressingMode(I, BackupAddrMode, AddrMode)) {
3265         AddrModeInsts.push_back(I);
3266         return true;
3267       }
3268
3269       // It isn't profitable to do this, roll back.
3270       //cerr << "NOT FOLDING: " << *I;
3271       AddrMode = BackupAddrMode;
3272       AddrModeInsts.resize(OldSize);
3273       TPT.rollback(LastKnownGood);
3274     }
3275   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Addr)) {
3276     if (matchOperationAddr(CE, CE->getOpcode(), Depth))
3277       return true;
3278     TPT.rollback(LastKnownGood);
3279   } else if (isa<ConstantPointerNull>(Addr)) {
3280     // Null pointer gets folded without affecting the addressing mode.
3281     return true;
3282   }
3283
3284   // Worse case, the target should support [reg] addressing modes. :)
3285   if (!AddrMode.HasBaseReg) {
3286     AddrMode.HasBaseReg = true;
3287     AddrMode.BaseReg = Addr;
3288     // Still check for legality in case the target supports [imm] but not [i+r].
3289     if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace))
3290       return true;
3291     AddrMode.HasBaseReg = false;
3292     AddrMode.BaseReg = nullptr;
3293   }
3294
3295   // If the base register is already taken, see if we can do [r+r].
3296   if (AddrMode.Scale == 0) {
3297     AddrMode.Scale = 1;
3298     AddrMode.ScaledReg = Addr;
3299     if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace))
3300       return true;
3301     AddrMode.Scale = 0;
3302     AddrMode.ScaledReg = nullptr;
3303   }
3304   // Couldn't match.
3305   TPT.rollback(LastKnownGood);
3306   return false;
3307 }
3308
3309 /// Check to see if all uses of OpVal by the specified inline asm call are due
3310 /// to memory operands. If so, return true, otherwise return false.
3311 static bool IsOperandAMemoryOperand(CallInst *CI, InlineAsm *IA, Value *OpVal,
3312                                     const TargetMachine &TM) {
3313   const Function *F = CI->getParent()->getParent();
3314   const TargetLowering *TLI = TM.getSubtargetImpl(*F)->getTargetLowering();
3315   const TargetRegisterInfo *TRI = TM.getSubtargetImpl(*F)->getRegisterInfo();
3316   TargetLowering::AsmOperandInfoVector TargetConstraints =
3317       TLI->ParseConstraints(F->getParent()->getDataLayout(), TRI,
3318                             ImmutableCallSite(CI));
3319   for (unsigned i = 0, e = TargetConstraints.size(); i != e; ++i) {
3320     TargetLowering::AsmOperandInfo &OpInfo = TargetConstraints[i];
3321
3322     // Compute the constraint code and ConstraintType to use.
3323     TLI->ComputeConstraintToUse(OpInfo, SDValue());
3324
3325     // If this asm operand is our Value*, and if it isn't an indirect memory
3326     // operand, we can't fold it!
3327     if (OpInfo.CallOperandVal == OpVal &&
3328         (OpInfo.ConstraintType != TargetLowering::C_Memory ||
3329          !OpInfo.isIndirect))
3330       return false;
3331   }
3332
3333   return true;
3334 }
3335
3336 /// Recursively walk all the uses of I until we find a memory use.
3337 /// If we find an obviously non-foldable instruction, return true.
3338 /// Add the ultimately found memory instructions to MemoryUses.
3339 static bool FindAllMemoryUses(
3340     Instruction *I,
3341     SmallVectorImpl<std::pair<Instruction *, unsigned>> &MemoryUses,
3342     SmallPtrSetImpl<Instruction *> &ConsideredInsts, const TargetMachine &TM) {
3343   // If we already considered this instruction, we're done.
3344   if (!ConsideredInsts.insert(I).second)
3345     return false;
3346
3347   // If this is an obviously unfoldable instruction, bail out.
3348   if (!MightBeFoldableInst(I))
3349     return true;
3350
3351   // Loop over all the uses, recursively processing them.
3352   for (Use &U : I->uses()) {
3353     Instruction *UserI = cast<Instruction>(U.getUser());
3354
3355     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(UserI)) {
3356       MemoryUses.push_back(std::make_pair(LI, U.getOperandNo()));
3357       continue;
3358     }
3359
3360     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(UserI)) {
3361       unsigned opNo = U.getOperandNo();
3362       if (opNo == 0) return true; // Storing addr, not into addr.
3363       MemoryUses.push_back(std::make_pair(SI, opNo));
3364       continue;
3365     }
3366
3367     if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(UserI)) {
3368       InlineAsm *IA = dyn_cast<InlineAsm>(CI->getCalledValue());
3369       if (!IA) return true;
3370
3371       // If this is a memory operand, we're cool, otherwise bail out.
3372       if (!IsOperandAMemoryOperand(CI, IA, I, TM))
3373         return true;
3374       continue;
3375     }
3376
3377     if (FindAllMemoryUses(UserI, MemoryUses, ConsideredInsts, TM))
3378       return true;
3379   }
3380
3381   return false;
3382 }
3383
3384 /// Return true if Val is already known to be live at the use site that we're
3385 /// folding it into. If so, there is no cost to include it in the addressing
3386 /// mode. KnownLive1 and KnownLive2 are two values that we know are live at the
3387 /// instruction already.
3388 bool AddressingModeMatcher::valueAlreadyLiveAtInst(Value *Val,Value *KnownLive1,
3389                                                    Value *KnownLive2) {
3390   // If Val is either of the known-live values, we know it is live!
3391   if (Val == nullptr || Val == KnownLive1 || Val == KnownLive2)
3392     return true;
3393
3394   // All values other than instructions and arguments (e.g. constants) are live.
3395   if (!isa<Instruction>(Val) && !isa<Argument>(Val)) return true;
3396
3397   // If Val is a constant sized alloca in the entry block, it is live, this is
3398   // true because it is just a reference to the stack/frame pointer, which is
3399   // live for the whole function.
3400   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Val))
3401     if (AI->isStaticAlloca())
3402       return true;
3403
3404   // Check to see if this value is already used in the memory instruction's
3405   // block.  If so, it's already live into the block at the very least, so we
3406   // can reasonably fold it.
3407   return Val->isUsedInBasicBlock(MemoryInst->getParent());
3408 }
3409
3410 /// It is possible for the addressing mode of the machine to fold the specified
3411 /// instruction into a load or store that ultimately uses it.
3412 /// However, the specified instruction has multiple uses.
3413 /// Given this, it may actually increase register pressure to fold it
3414 /// into the load. For example, consider this code:
3415 ///
3416 ///     X = ...
3417 ///     Y = X+1
3418 ///     use(Y)   -> nonload/store
3419 ///     Z = Y+1
3420 ///     load Z
3421 ///
3422 /// In this case, Y has multiple uses, and can be folded into the load of Z
3423 /// (yielding load [X+2]).  However, doing this will cause both "X" and "X+1" to
3424 /// be live at the use(Y) line.  If we don't fold Y into load Z, we use one
3425 /// fewer register.  Since Y can't be folded into "use(Y)" we don't increase the
3426 /// number of computations either.
3427 ///
3428 /// Note that this (like most of CodeGenPrepare) is just a rough heuristic.  If
3429 /// X was live across 'load Z' for other reasons, we actually *would* want to
3430 /// fold the addressing mode in the Z case.  This would make Y die earlier.
3431 bool AddressingModeMatcher::
3432 isProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I, ExtAddrMode &AMBefore,
3433                                      ExtAddrMode &AMAfter) {
3434   if (IgnoreProfitability) return true;
3435
3436   // AMBefore is the addressing mode before this instruction was folded into it,
3437   // and AMAfter is the addressing mode after the instruction was folded.  Get
3438   // the set of registers referenced by AMAfter and subtract out those
3439   // referenced by AMBefore: this is the set of values which folding in this
3440   // address extends the lifetime of.
3441   //
3442   // Note that there are only two potential values being referenced here,
3443   // BaseReg and ScaleReg (global addresses are always available, as are any
3444   // folded immediates).
3445   Value *BaseReg = AMAfter.BaseReg, *ScaledReg = AMAfter.ScaledReg;
3446
3447   // If the BaseReg or ScaledReg was referenced by the previous addrmode, their
3448   // lifetime wasn't extended by adding this instruction.
3449   if (valueAlreadyLiveAtInst(BaseReg, AMBefore.BaseReg, AMBefore.ScaledReg))
3450     BaseReg = nullptr;
3451   if (valueAlreadyLiveAtInst(ScaledReg, AMBefore.BaseReg, AMBefore.ScaledReg))
3452     ScaledReg = nullptr;
3453
3454   // If folding this instruction (and it's subexprs) didn't extend any live
3455   // ranges, we're ok with it.
3456   if (!BaseReg && !ScaledReg)
3457     return true;
3458
3459   // If all uses of this instruction are ultimately load/store/inlineasm's,
3460   // check to see if their addressing modes will include this instruction.  If
3461   // so, we can fold it into all uses, so it doesn't matter if it has multiple
3462   // uses.
3463   SmallVector<std::pair<Instruction*,unsigned>, 16> MemoryUses;
3464   SmallPtrSet<Instruction*, 16> ConsideredInsts;
3465   if (FindAllMemoryUses(I, MemoryUses, ConsideredInsts, TM))
3466     return false;  // Has a non-memory, non-foldable use!
3467
3468   // Now that we know that all uses of this instruction are part of a chain of
3469   // computation involving only operations that could theoretically be folded
3470   // into a memory use, loop over each of these uses and see if they could
3471   // *actually* fold the instruction.
3472   SmallVector<Instruction*, 32> MatchedAddrModeInsts;
3473   for (unsigned i = 0, e = MemoryUses.size(); i != e; ++i) {
3474     Instruction *User = MemoryUses[i].first;
3475     unsigned OpNo = MemoryUses[i].second;
3476
3477     // Get the access type of this use.  If the use isn't a pointer, we don't
3478     // know what it accesses.
3479     Value *Address = User->getOperand(OpNo);
3480     PointerType *AddrTy = dyn_cast<PointerType>(Address->getType());
3481     if (!AddrTy)
3482       return false;
3483     Type *AddressAccessTy = AddrTy->getElementType();
3484     unsigned AS = AddrTy->getAddressSpace();
3485
3486     // Do a match against the root of this address, ignoring profitability. This
3487     // will tell us if the addressing mode for the memory operation will
3488     // *actually* cover the shared instruction.
3489     ExtAddrMode Result;
3490     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3491         TPT.getRestorationPoint();
3492     AddressingModeMatcher Matcher(MatchedAddrModeInsts, TM, AddressAccessTy, AS,
3493                                   MemoryInst, Result, InsertedInsts,
3494                                   PromotedInsts, TPT);
3495     Matcher.IgnoreProfitability = true;
3496     bool Success = Matcher.matchAddr(Address, 0);
3497     (void)Success; assert(Success && "Couldn't select *anything*?");
3498
3499     // The match was to check the profitability, the changes made are not
3500     // part of the original matcher. Therefore, they should be dropped
3501     // otherwise the original matcher will not present the right state.
3502     TPT.rollback(LastKnownGood);
3503
3504     // If the match didn't cover I, then it won't be shared by it.
3505     if (std::find(MatchedAddrModeInsts.begin(), MatchedAddrModeInsts.end(),
3506                   I) == MatchedAddrModeInsts.end())
3507       return false;
3508
3509     MatchedAddrModeInsts.clear();
3510   }
3511
3512   return true;
3513 }
3514
3515 } // end anonymous namespace
3516
3517 /// Return true if the specified values are defined in a
3518 /// different basic block than BB.
3519 static bool IsNonLocalValue(Value *V, BasicBlock *BB) {
3520   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
3521     return I->getParent() != BB;
3522   return false;
3523 }
3524
3525 /// Load and Store Instructions often have addressing modes that can do
3526 /// significant amounts of computation. As such, instruction selection will try
3527 /// to get the load or store to do as much computation as possible for the
3528 /// program. The problem is that isel can only see within a single block. As
3529 /// such, we sink as much legal addressing mode work into the block as possible.
3530 ///
3531 /// This method is used to optimize both load/store and inline asms with memory
3532 /// operands.
3533 bool CodeGenPrepare::optimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
3534                                         Type *AccessTy, unsigned AddrSpace) {
3535   Value *Repl = Addr;
3536
3537   // Try to collapse single-value PHI nodes.  This is necessary to undo
3538   // unprofitable PRE transformations.
3539   SmallVector<Value*, 8> worklist;
3540   SmallPtrSet<Value*, 16> Visited;
3541   worklist.push_back(Addr);
3542
3543   // Use a worklist to iteratively look through PHI nodes, and ensure that
3544   // the addressing mode obtained from the non-PHI roots of the graph
3545   // are equivalent.
3546   Value *Consensus = nullptr;
3547   unsigned NumUsesConsensus = 0;
3548   bool IsNumUsesConsensusValid = false;
3549   SmallVector<Instruction*, 16> AddrModeInsts;
3550   ExtAddrMode AddrMode;
3551   TypePromotionTransaction TPT;
3552   TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3553       TPT.getRestorationPoint();
3554   while (!worklist.empty()) {
3555     Value *V = worklist.back();
3556     worklist.pop_back();
3557
3558     // Break use-def graph loops.
3559     if (!Visited.insert(V).second) {
3560       Consensus = nullptr;
3561       break;
3562     }
3563
3564     // For a PHI node, push all of its incoming values.
3565     if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(V)) {
3566       for (Value *IncValue : P->incoming_values())
3567         worklist.push_back(IncValue);
3568       continue;
3569     }
3570
3571     // For non-PHIs, determine the addressing mode being computed.
3572     SmallVector<Instruction*, 16> NewAddrModeInsts;
3573     ExtAddrMode NewAddrMode = AddressingModeMatcher::Match(
3574       V, AccessTy, AddrSpace, MemoryInst, NewAddrModeInsts, *TM,
3575       InsertedInsts, PromotedInsts, TPT);
3576
3577     // This check is broken into two cases with very similar code to avoid using
3578     // getNumUses() as much as possible. Some values have a lot of uses, so
3579     // calling getNumUses() unconditionally caused a significant compile-time
3580     // regression.
3581     if (!Consensus) {
3582       Consensus = V;
3583       AddrMode = NewAddrMode;
3584       AddrModeInsts = NewAddrModeInsts;
3585       continue;
3586     } else if (NewAddrMode == AddrMode) {
3587       if (!IsNumUsesConsensusValid) {
3588         NumUsesConsensus = Consensus->getNumUses();
3589         IsNumUsesConsensusValid = true;
3590       }
3591
3592       // Ensure that the obtained addressing mode is equivalent to that obtained
3593       // for all other roots of the PHI traversal.  Also, when choosing one
3594       // such root as representative, select the one with the most uses in order
3595       // to keep the cost modeling heuristics in AddressingModeMatcher
3596       // applicable.
3597       unsigned NumUses = V->getNumUses();
3598       if (NumUses > NumUsesConsensus) {
3599         Consensus = V;
3600         NumUsesConsensus = NumUses;
3601         AddrModeInsts = NewAddrModeInsts;
3602       }
3603       continue;
3604     }
3605
3606     Consensus = nullptr;
3607     break;
3608   }
3609
3610   // If the addressing mode couldn't be determined, or if multiple different
3611   // ones were determined, bail out now.
3612   if (!Consensus) {
3613     TPT.rollback(LastKnownGood);
3614     return false;
3615   }
3616   TPT.commit();
3617
3618   // Check to see if any of the instructions supersumed by this addr mode are
3619   // non-local to I's BB.
3620   bool AnyNonLocal = false;
3621   for (unsigned i = 0, e = AddrModeInsts.size(); i != e; ++i) {
3622     if (IsNonLocalValue(AddrModeInsts[i], MemoryInst->getParent())) {
3623       AnyNonLocal = true;
3624       break;
3625     }
3626   }
3627
3628   // If all the instructions matched are already in this BB, don't do anything.
3629   if (!AnyNonLocal) {
3630     DEBUG(dbgs() << "CGP: Found      local addrmode: " << AddrMode << "\n");
3631     return false;
3632   }
3633
3634   // Insert this computation right after this user.  Since our caller is
3635   // scanning from the top of the BB to the bottom, reuse of the expr are
3636   // guaranteed to happen later.
3637   IRBuilder<> Builder(MemoryInst);
3638
3639   // Now that we determined the addressing expression we want to use and know
3640   // that we have to sink it into this block.  Check to see if we have already
3641   // done this for some other load/store instr in this block.  If so, reuse the
3642   // computation.
3643   Value *&SunkAddr = SunkAddrs[Addr];
3644   if (SunkAddr) {
3645     DEBUG(dbgs() << "CGP: Reusing nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
3646                  << *MemoryInst << "\n");
3647     if (SunkAddr->getType() != Addr->getType())
3648       SunkAddr = Builder.CreateBitCast(SunkAddr, Addr->getType());
3649   } else if (AddrSinkUsingGEPs ||
3650              (!AddrSinkUsingGEPs.getNumOccurrences() && TM &&
3651               TM->getSubtargetImpl(*MemoryInst->getParent()->getParent())
3652                   ->useAA())) {
3653     // By default, we use the GEP-based method when AA is used later. This
3654     // prevents new inttoptr/ptrtoint pairs from degrading AA capabilities.
3655     DEBUG(dbgs() << "CGP: SINKING nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
3656                  << *MemoryInst << "\n");
3657     Type *IntPtrTy = DL->getIntPtrType(Addr->getType());
3658     Value *ResultPtr = nullptr, *ResultIndex = nullptr;
3659
3660     // First, find the pointer.
3661     if (AddrMode.BaseReg && AddrMode.BaseReg->getType()->isPointerTy()) {
3662       ResultPtr = AddrMode.BaseReg;
3663       AddrMode.BaseReg = nullptr;
3664     }
3665
3666     if (AddrMode.Scale && AddrMode.ScaledReg->getType()->isPointerTy()) {
3667       // We can't add more than one pointer together, nor can we scale a
3668       // pointer (both of which seem meaningless).
3669       if (ResultPtr || AddrMode.Scale != 1)
3670         return false;
3671
3672       ResultPtr = AddrMode.ScaledReg;
3673       AddrMode.Scale = 0;
3674     }
3675
3676     if (AddrMode.BaseGV) {
3677       if (ResultPtr)
3678         return false;
3679
3680       ResultPtr = AddrMode.BaseGV;
3681     }
3682
3683     // If the real base value actually came from an inttoptr, then the matcher
3684     // will look through it and provide only the integer value. In that case,
3685     // use it here.
3686     if (!ResultPtr && AddrMode.BaseReg) {
3687       ResultPtr =
3688         Builder.CreateIntToPtr(AddrMode.BaseReg, Addr->getType(), "sunkaddr");
3689       AddrMode.BaseReg = nullptr;
3690     } else if (!ResultPtr && AddrMode.Scale == 1) {
3691       ResultPtr =
3692         Builder.CreateIntToPtr(AddrMode.ScaledReg, Addr->getType(), "sunkaddr");
3693       AddrMode.Scale = 0;
3694     }
3695
3696     if (!ResultPtr &&
3697         !AddrMode.BaseReg && !AddrMode.Scale && !AddrMode.BaseOffs) {
3698       SunkAddr = Constant::getNullValue(Addr->getType());
3699     } else if (!ResultPtr) {
3700       return false;
3701     } else {
3702       Type *I8PtrTy =
3703           Builder.getInt8PtrTy(Addr->getType()->getPointerAddressSpace());
3704       Type *I8Ty = Builder.getInt8Ty();
3705
3706       // Start with the base register. Do this first so that subsequent address
3707       // matching finds it last, which will prevent it from trying to match it
3708       // as the scaled value in case it happens to be a mul. That would be
3709       // problematic if we've sunk a different mul for the scale, because then
3710       // we'd end up sinking both muls.
3711       if (AddrMode.BaseReg) {
3712         Value *V = AddrMode.BaseReg;
3713         if (V->getType() != IntPtrTy)
3714           V = Builder.CreateIntCast(V, IntPtrTy, /*isSigned=*/true, "sunkaddr");
3715
3716         ResultIndex = V;
3717       }
3718
3719       // Add the scale value.
3720       if (AddrMode.Scale) {
3721         Value *V = AddrMode.ScaledReg;
3722         if (V->getType() == IntPtrTy) {
3723           // done.
3724         } else if (cast<IntegerType>(IntPtrTy)->getBitWidth() <
3725                    cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth()) {
3726           V = Builder.CreateTrunc(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
3727         } else {
3728           // It is only safe to sign extend the BaseReg if we know that the math
3729           // required to create it did not overflow before we extend it. Since
3730           // the original IR value was tossed in favor of a constant back when
3731           // the AddrMode was created we need to bail out gracefully if widths
3732           // do not match instead of extending it.
3733           Instruction *I = dyn_cast_or_null<Instruction>(ResultIndex);
3734           if (I && (ResultIndex != AddrMode.BaseReg))
3735             I->eraseFromParent();
3736           return false;
3737         }
3738
3739         if (AddrMode.Scale != 1)
3740           V = Builder.CreateMul(V, ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.Scale),
3741                                 "sunkaddr");
3742         if (ResultIndex)
3743           ResultIndex = Builder.CreateAdd(ResultIndex, V, "sunkaddr");
3744         else
3745           ResultIndex = V;
3746       }
3747
3748       // Add in the Base Offset if present.
3749       if (AddrMode.BaseOffs) {
3750         Value *V = ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.BaseOffs);
3751         if (ResultIndex) {
3752           // We need to add this separately from the scale above to help with
3753           // SDAG consecutive load/store merging.
3754           if (ResultPtr->getType() != I8PtrTy)
3755             ResultPtr = Builder.CreateBitCast(ResultPtr, I8PtrTy);
3756           ResultPtr = Builder.CreateGEP(I8Ty, ResultPtr, ResultIndex, "sunkaddr");
3757         }
3758
3759         ResultIndex = V;
3760       }
3761
3762       if (!ResultIndex) {
3763         SunkAddr = ResultPtr;
3764       } else {
3765         if (ResultPtr->getType() != I8PtrTy)
3766           ResultPtr = Builder.CreateBitCast(ResultPtr, I8PtrTy);
3767         SunkAddr = Builder.CreateGEP(I8Ty, ResultPtr, ResultIndex, "sunkaddr");
3768       }
3769
3770       if (SunkAddr->getType() != Addr->getType())
3771         SunkAddr = Builder.CreateBitCast(SunkAddr, Addr->getType());
3772     }
3773   } else {
3774     DEBUG(dbgs() << "CGP: SINKING nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
3775                  << *MemoryInst << "\n");
3776     Type *IntPtrTy = DL->getIntPtrType(Addr->getType());
3777     Value *Result = nullptr;
3778
3779     // Start with the base register. Do this first so that subsequent address
3780     // matching finds it last, which will prevent it from trying to match it
3781     // as the scaled value in case it happens to be a mul. That would be
3782     // problematic if we've sunk a different mul for the scale, because then
3783     // we'd end up sinking both muls.
3784     if (AddrMode.BaseReg) {
3785       Value *V = AddrMode.BaseReg;
3786       if (V->getType()->isPointerTy())
3787         V = Builder.CreatePtrToInt(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
3788       if (V->getType() != IntPtrTy)
3789         V = Builder.CreateIntCast(V, IntPtrTy, /*isSigned=*/true, "sunkaddr");
3790       Result = V;
3791     }
3792
3793     // Add the scale value.
3794     if (AddrMode.Scale) {
3795       Value *V = AddrMode.ScaledReg;
3796       if (V->getType() == IntPtrTy) {
3797         // done.
3798       } else if (V->getType()->isPointerTy()) {
3799         V = Builder.CreatePtrToInt(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
3800       } else if (cast<IntegerType>(IntPtrTy)->getBitWidth() <
3801                  cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth()) {
3802         V = Builder.CreateTrunc(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
3803       } else {
3804         // It is only safe to sign extend the BaseReg if we know that the math
3805         // required to create it did not overflow before we extend it. Since
3806         // the original IR value was tossed in favor of a constant back when
3807         // the AddrMode was created we need to bail out gracefully if widths
3808         // do not match instead of extending it.
3809         Instruction *I = dyn_cast_or_null<Instruction>(Result);
3810         if (I && (Result != AddrMode.BaseReg))
3811           I->eraseFromParent();
3812         return false;
3813       }
3814       if (AddrMode.Scale != 1)
3815         V = Builder.CreateMul(V, ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.Scale),
3816                               "sunkaddr");
3817       if (Result)
3818         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
3819       else
3820         Result = V;
3821     }
3822
3823     // Add in the BaseGV if present.
3824     if (AddrMode.BaseGV) {
3825       Value *V = Builder.CreatePtrToInt(AddrMode.BaseGV, IntPtrTy, "sunkaddr");
3826       if (Result)
3827         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
3828       else
3829         Result = V;
3830     }
3831
3832     // Add in the Base Offset if present.
3833     if (AddrMode.BaseOffs) {
3834       Value *V = ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.BaseOffs);
3835       if (Result)
3836         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
3837       else
3838         Result = V;
3839     }
3840
3841     if (!Result)
3842       SunkAddr = Constant::getNullValue(Addr->getType());
3843     else
3844       SunkAddr = Builder.CreateIntToPtr(Result, Addr->getType(), "sunkaddr");
3845   }
3846
3847   MemoryInst->replaceUsesOfWith(Repl, SunkAddr);
3848
3849   // If we have no uses, recursively delete the value and all dead instructions
3850   // using it.
3851   if (Repl->use_empty()) {
3852     // This can cause recursive deletion, which can invalidate our iterator.
3853     // Use a WeakVH to hold onto it in case this happens.
3854     WeakVH IterHandle(&*CurInstIterator);
3855     BasicBlock *BB = CurInstIterator->getParent();
3856
3857     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Repl, TLInfo);
3858
3859     if (IterHandle != CurInstIterator.getNodePtrUnchecked()) {
3860       // If the iterator instruction was recursively deleted, start over at the
3861       // start of the block.
3862       CurInstIterator = BB->begin();
3863       SunkAddrs.clear();
3864     }
3865   }
3866   ++NumMemoryInsts;
3867   return true;
3868 }
3869
3870 /// If there are any memory operands, use OptimizeMemoryInst to sink their
3871 /// address computing into the block when possible / profitable.
3872 bool CodeGenPrepare::optimizeInlineAsmInst(CallInst *CS) {
3873   bool MadeChange = false;
3874
3875   const TargetRegisterInfo *TRI =
3876       TM->getSubtargetImpl(*CS->getParent()->getParent())->getRegisterInfo();
3877   TargetLowering::AsmOperandInfoVector TargetConstraints =
3878       TLI->ParseConstraints(*DL, TRI, CS);
3879   unsigned ArgNo = 0;
3880   for (unsigned i = 0, e = TargetConstraints.size(); i != e; ++i) {
3881     TargetLowering::AsmOperandInfo &OpInfo = TargetConstraints[i];
3882
3883     // Compute the constraint code and ConstraintType to use.
3884     TLI->ComputeConstraintToUse(OpInfo, SDValue());
3885
3886     if (OpInfo.ConstraintType == TargetLowering::C_Memory &&
3887         OpInfo.isIndirect) {
3888       Value *OpVal = CS->getArgOperand(ArgNo++);
3889       MadeChange |= optimizeMemoryInst(CS, OpVal, OpVal->getType(), ~0u);
3890     } else if (OpInfo.Type == InlineAsm::isInput)
3891       ArgNo++;
3892   }
3893
3894   return MadeChange;
3895 }
3896
3897 /// \brief Check if all the uses of \p Inst are equivalent (or free) zero or
3898 /// sign extensions.
3899 static bool hasSameExtUse(Instruction *Inst, const TargetLowering &TLI) {
3900   assert(!Inst->use_empty() && "Input must have at least one use");
3901   const Instruction *FirstUser = cast<Instruction>(*Inst->user_begin());
3902   bool IsSExt = isa<SExtInst>(FirstUser);
3903   Type *ExtTy = FirstUser->getType();
3904   for (const User *U : Inst->users()) {
3905     const Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
3906     if ((IsSExt && !isa<SExtInst>(UI)) || (!IsSExt && !isa<ZExtInst>(UI)))
3907       return false;
3908     Type *CurTy = UI->getType();
3909     // Same input and output types: Same instruction after CSE.
3910     if (CurTy == ExtTy)
3911       continue;
3912
3913     // If IsSExt is true, we are in this situation:
3914     // a = Inst
3915     // b = sext ty1 a to ty2
3916     // c = sext ty1 a to ty3
3917     // Assuming ty2 is shorter than ty3, this could be turned into:
3918     // a = Inst
3919     // b = sext ty1 a to ty2
3920     // c = sext ty2 b to ty3
3921     // However, the last sext is not free.
3922     if (IsSExt)
3923       return false;
3924
3925     // This is a ZExt, maybe this is free to extend from one type to another.
3926     // In that case, we would not account for a different use.
3927     Type *NarrowTy;
3928     Type *LargeTy;
3929     if (ExtTy->getScalarType()->getIntegerBitWidth() >
3930         CurTy->getScalarType()->getIntegerBitWidth()) {
3931       NarrowTy = CurTy;
3932       LargeTy = ExtTy;
3933     } else {
3934       NarrowTy = ExtTy;
3935       LargeTy = CurTy;
3936     }
3937
3938     if (!TLI.isZExtFree(NarrowTy, LargeTy))
3939       return false;
3940   }
3941   // All uses are the same or can be derived from one another for free.
3942   return true;
3943 }
3944
3945 /// \brief Try to form ExtLd by promoting \p Exts until they reach a
3946 /// load instruction.
3947 /// If an ext(load) can be formed, it is returned via \p LI for the load
3948 /// and \p Inst for the extension.
3949 /// Otherwise LI == nullptr and Inst == nullptr.
3950 /// When some promotion happened, \p TPT contains the proper state to
3951 /// revert them.
3952 ///
3953 /// \return true when promoting was necessary to expose the ext(load)
3954 /// opportunity, false otherwise.
3955 ///
3956 /// Example:
3957 /// \code
3958 /// %ld = load i32* %addr
3959 /// %add = add nuw i32 %ld, 4
3960 /// %zext = zext i32 %add to i64
3961 /// \endcode
3962 /// =>
3963 /// \code
3964 /// %ld = load i32* %addr
3965 /// %zext = zext i32 %ld to i64
3966 /// %add = add nuw i64 %zext, 4
3967 /// \encode
3968 /// Thanks to the promotion, we can match zext(load i32*) to i64.
3969 bool CodeGenPrepare::extLdPromotion(TypePromotionTransaction &TPT,
3970                                     LoadInst *&LI, Instruction *&Inst,
3971                                     const SmallVectorImpl<Instruction *> &Exts,
3972                                     unsigned CreatedInstsCost = 0) {
3973   // Iterate over all the extensions to see if one form an ext(load).
3974   for (auto I : Exts) {
3975     // Check if we directly have ext(load).
3976     if ((LI = dyn_cast<LoadInst>(I->getOperand(0)))) {
3977       Inst = I;
3978       // No promotion happened here.
3979       return false;
3980     }
3981     // Check whether or not we want to do any promotion.
3982     if (!TLI || !TLI->enableExtLdPromotion() || DisableExtLdPromotion)
3983       continue;
3984     // Get the action to perform the promotion.
3985     TypePromotionHelper::Action TPH = TypePromotionHelper::getAction(
3986         I, InsertedInsts, *TLI, PromotedInsts);
3987     // Check if we can promote.
3988     if (!TPH)
3989       continue;
3990     // Save the current state.
3991     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3992         TPT.getRestorationPoint();
3993     SmallVector<Instruction *, 4> NewExts;
3994     unsigned NewCreatedInstsCost = 0;
3995     unsigned ExtCost = !TLI->isExtFree(I);
3996     // Promote.
3997     Value *PromotedVal = TPH(I, TPT, PromotedInsts, NewCreatedInstsCost,
3998                              &NewExts, nullptr, *TLI);
3999     assert(PromotedVal &&
4000            "TypePromotionHelper should have filtered out those cases");
4001
4002     // We would be able to merge only one extension in a load.
4003     // Therefore, if we have more than 1 new extension we heuristically
4004     // cut this search path, because it means we degrade the code quality.
4005     // With exactly 2, the transformation is neutral, because we will merge
4006     // one extension but leave one. However, we optimistically keep going,
4007     // because the new extension may be removed too.
4008     long long TotalCreatedInstsCost = CreatedInstsCost + NewCreatedInstsCost;
4009     TotalCreatedInstsCost -= ExtCost;
4010     if (!StressExtLdPromotion &&
4011         (TotalCreatedInstsCost > 1 ||
4012          !isPromotedInstructionLegal(*TLI, *DL, PromotedVal))) {
4013       // The promotion is not profitable, rollback to the previous state.
4014       TPT.rollback(LastKnownGood);
4015       continue;
4016     }
4017     // The promotion is profitable.
4018     // Check if it exposes an ext(load).
4019     (void)extLdPromotion(TPT, LI, Inst, NewExts, TotalCreatedInstsCost);
4020     if (LI && (StressExtLdPromotion || NewCreatedInstsCost <= ExtCost ||
4021                // If we have created a new extension, i.e., now we have two
4022                // extensions. We must make sure one of them is merged with
4023                // the load, otherwise we may degrade the code quality.
4024                (LI->hasOneUse() || hasSameExtUse(LI, *TLI))))
4025       // Promotion happened.
4026       return true;
4027     // If this does not help to expose an ext(load) then, rollback.
4028     TPT.rollback(LastKnownGood);
4029   }
4030   // None of the extension can form an ext(load).
4031   LI = nullptr;
4032   Inst = nullptr;
4033   return false;
4034 }
4035
4036 /// Move a zext or sext fed by a load into the same basic block as the load,
4037 /// unless conditions are unfavorable. This allows SelectionDAG to fold the
4038 /// extend into the load.
4039 /// \p I[in/out] the extension may be modified during the process if some
4040 /// promotions apply.
4041 ///
4042 bool CodeGenPrepare::moveExtToFormExtLoad(Instruction *&I) {
4043   // Try to promote a chain of computation if it allows to form
4044   // an extended load.
4045   TypePromotionTransaction TPT;
4046   TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
4047     TPT.getRestorationPoint();
4048   SmallVector<Instruction *, 1> Exts;
4049   Exts.push_back(I);
4050   // Look for a load being extended.
4051   LoadInst *LI = nullptr;
4052   Instruction *OldExt = I;
4053   bool HasPromoted = extLdPromotion(TPT, LI, I, Exts);
4054   if (!LI || !I) {
4055     assert(!HasPromoted && !LI && "If we did not match any load instruction "
4056                                   "the code must remain the same");
4057     I = OldExt;
4058     return false;
4059   }
4060
4061   // If they're already in the same block, there's nothing to do.
4062   // Make the cheap checks first if we did not promote.
4063   // If we promoted, we need to check if it is indeed profitable.
4064   if (!HasPromoted && LI->getParent() == I->getParent())
4065     return false;
4066
4067   EVT VT = TLI->getValueType(*DL, I->getType());
4068   EVT LoadVT = TLI->getValueType(*DL, LI->getType());
4069
4070   // If the load has other users and the truncate is not free, this probably
4071   // isn't worthwhile.
4072   if (!LI->hasOneUse() && TLI &&
4073       (TLI->isTypeLegal(LoadVT) || !TLI->isTypeLegal(VT)) &&
4074       !TLI->isTruncateFree(I->getType(), LI->getType())) {
4075     I = OldExt;
4076     TPT.rollback(LastKnownGood);
4077     return false;
4078   }
4079
4080   // Check whether the target supports casts folded into loads.
4081   unsigned LType;
4082   if (isa<ZExtInst>(I))
4083     LType = ISD::ZEXTLOAD;
4084   else {
4085     assert(isa<SExtInst>(I) && "Unexpected ext type!");
4086     LType = ISD::SEXTLOAD;
4087   }
4088   if (TLI && !TLI->isLoadExtLegal(LType, VT, LoadVT)) {
4089     I = OldExt;
4090     TPT.rollback(LastKnownGood);
4091     return false;
4092   }
4093
4094   // Move the extend into the same block as the load, so that SelectionDAG
4095   // can fold it.
4096   TPT.commit();
4097   I->removeFromParent();
4098   I->insertAfter(LI);
4099   ++NumExtsMoved;
4100   return true;
4101 }
4102
4103 bool CodeGenPrepare::optimizeExtUses(Instruction *I) {
4104   BasicBlock *DefBB = I->getParent();
4105
4106   // If the result of a {s|z}ext and its source are both live out, rewrite all
4107   // other uses of the source with result of extension.
4108   Value *Src = I->getOperand(0);
4109   if (Src->hasOneUse())
4110     return false;
4111
4112   // Only do this xform if truncating is free.
4113   if (TLI && !TLI->isTruncateFree(I->getType(), Src->getType()))
4114     return false;
4115
4116   // Only safe to perform the optimization if the source is also defined in
4117   // this block.
4118   if (!isa<Instruction>(Src) || DefBB != cast<Instruction>(Src)->getParent())
4119     return false;
4120
4121   bool DefIsLiveOut = false;
4122   for (User *U : I->users()) {
4123     Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
4124
4125     // Figure out which BB this ext is used in.
4126     BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
4127     if (UserBB == DefBB) continue;
4128     DefIsLiveOut = true;
4129     break;
4130   }
4131   if (!DefIsLiveOut)
4132     return false;
4133
4134   // Make sure none of the uses are PHI nodes.
4135   for (User *U : Src->users()) {
4136     Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
4137     BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
4138     if (UserBB == DefBB) continue;
4139     // Be conservative. We don't want this xform to end up introducing
4140     // reloads just before load / store instructions.
4141     if (isa<PHINode>(UI) || isa<LoadInst>(UI) || isa<StoreInst>(UI))
4142       return false;
4143   }
4144
4145   // InsertedTruncs - Only insert one trunc in each block once.
4146   DenseMap<BasicBlock*, Instruction*> InsertedTruncs;
4147
4148   bool MadeChange = false;
4149   for (Use &U : Src->uses()) {
4150     Instruction *User = cast<Instruction>(U.getUser());
4151
4152     // Figure out which BB this ext is used in.
4153     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
4154     if (UserBB == DefBB) continue;
4155
4156     // Both src and def are live in this block. Rewrite the use.
4157     Instruction *&InsertedTrunc = InsertedTruncs[UserBB];
4158
4159     if (!InsertedTrunc) {
4160       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
4161       assert(InsertPt != UserBB->end());
4162       InsertedTrunc = new TruncInst(I, Src->getType(), "", &*InsertPt);
4163       InsertedInsts.insert(InsertedTrunc);
4164     }
4165
4166     // Replace a use of the {s|z}ext source with a use of the result.
4167     U = InsertedTrunc;
4168     ++NumExtUses;
4169     MadeChange = true;
4170   }
4171
4172   return MadeChange;
4173 }
4174
4175 /// Check if V (an operand of a select instruction) is an expensive instruction
4176 /// that is only used once.
4177 static bool sinkSelectOperand(const TargetTransformInfo *TTI, Value *V) {
4178   auto *I = dyn_cast<Instruction>(V);
4179   // If it's safe to speculatively execute, then it should not have side
4180   // effects; therefore, it's safe to sink and possibly *not* execute.
4181   return I && I->hasOneUse() && isSafeToSpeculativelyExecute(I) &&
4182          TTI->getUserCost(I) >= TargetTransformInfo::TCC_Expensive;
4183 }
4184
4185 /// Returns true if a SelectInst should be turned into an explicit branch.
4186 static bool isFormingBranchFromSelectProfitable(const TargetTransformInfo *TTI,
4187                                                 SelectInst *SI) {
4188   // FIXME: This should use the same heuristics as IfConversion to determine
4189   // whether a select is better represented as a branch.  This requires that
4190   // branch probability metadata is preserved for the select, which is not the
4191   // case currently.
4192
4193   CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(SI->getCondition());
4194
4195   // If a branch is predictable, an out-of-order CPU can avoid blocking on its
4196   // comparison condition. If the compare has more than one use, there's
4197   // probably another cmov or setcc around, so it's not worth emitting a branch.
4198   if (!Cmp || !Cmp->hasOneUse())
4199     return false;
4200
4201   Value *CmpOp0 = Cmp->getOperand(0);
4202   Value *CmpOp1 = Cmp->getOperand(1);
4203
4204   // Emit "cmov on compare with a memory operand" as a branch to avoid stalls
4205   // on a load from memory. But if the load is used more than once, do not
4206   // change the select to a branch because the load is probably needed
4207   // regardless of whether the branch is taken or not.
4208   if ((isa<LoadInst>(CmpOp0) && CmpOp0->hasOneUse()) ||
4209       (isa<LoadInst>(CmpOp1) && CmpOp1->hasOneUse()))
4210     return true;
4211
4212   // If either operand of the select is expensive and only needed on one side
4213   // of the select, we should form a branch.
4214   if (sinkSelectOperand(TTI, SI->getTrueValue()) ||
4215       sinkSelectOperand(TTI, SI->getFalseValue()))
4216     return true;
4217
4218   return false;
4219 }
4220
4221
4222 /// If we have a SelectInst that will likely profit from branch prediction,
4223 /// turn it into a branch.
4224 bool CodeGenPrepare::optimizeSelectInst(SelectInst *SI) {
4225   bool VectorCond = !SI->getCondition()->getType()->isIntegerTy(1);
4226
4227   // Can we convert the 'select' to CF ?
4228   if (DisableSelectToBranch || OptSize || !TLI || VectorCond)
4229     return false;
4230
4231   TargetLowering::SelectSupportKind SelectKind;
4232   if (VectorCond)
4233     SelectKind = TargetLowering::VectorMaskSelect;
4234   else if (SI->getType()->isVectorTy())
4235     SelectKind = TargetLowering::ScalarCondVectorVal;
4236   else
4237     SelectKind = TargetLowering::ScalarValSelect;
4238
4239   // Do we have efficient codegen support for this kind of 'selects' ?
4240   if (TLI->isSelectSupported(SelectKind)) {
4241     // We have efficient codegen support for the select instruction.
4242     // Check if it is profitable to keep this 'select'.
4243     if (!TLI->isPredictableSelectExpensive() ||
4244         !isFormingBranchFromSelectProfitable(TTI, SI))
4245       return false;
4246   }
4247
4248   ModifiedDT = true;
4249
4250   // Transform a sequence like this:
4251   //    start:
4252   //       %cmp = cmp uge i32 %a, %b
4253   //       %sel = select i1 %cmp, i32 %c, i32 %d
4254   //
4255   // Into:
4256   //    start:
4257   //       %cmp = cmp uge i32 %a, %b
4258   //       br i1 %cmp, label %select.true, label %select.false
4259   //    select.true:
4260   //       br label %select.end
4261   //    select.false:
4262   //       br label %select.end
4263   //    select.end:
4264   //       %sel = phi i32 [ %c, %select.true ], [ %d, %select.false ]
4265   //
4266   // In addition, we may sink instructions that produce %c or %d from
4267   // the entry block into the destination(s) of the new branch.
4268   // If the true or false blocks do not contain a sunken instruction, that
4269   // block and its branch may be optimized away. In that case, one side of the
4270   // first branch will point directly to select.end, and the corresponding PHI
4271   // predecessor block will be the start block.
4272
4273   // First, we split the block containing the select into 2 blocks.
4274   BasicBlock *StartBlock = SI->getParent();
4275   BasicBlock::iterator SplitPt = ++(BasicBlock::iterator(SI));
4276   BasicBlock *EndBlock = StartBlock->splitBasicBlock(SplitPt, "select.end");
4277
4278   // Delete the unconditional branch that was just created by the split.
4279   StartBlock->getTerminator()->eraseFromParent();
4280
4281   // These are the new basic blocks for the conditional branch.
4282   // At least one will become an actual new basic block.
4283   BasicBlock *TrueBlock = nullptr;
4284   BasicBlock *FalseBlock = nullptr;
4285
4286   // Sink expensive instructions into the conditional blocks to avoid executing
4287   // them speculatively.
4288   if (sinkSelectOperand(TTI, SI->getTrueValue())) {
4289     TrueBlock = BasicBlock::Create(SI->getContext(), "select.true.sink",
4290                                    EndBlock->getParent(), EndBlock);
4291     auto *TrueBranch = BranchInst::Create(EndBlock, TrueBlock);
4292     auto *TrueInst = cast<Instruction>(SI->getTrueValue());
4293     TrueInst->moveBefore(TrueBranch);
4294   }
4295   if (sinkSelectOperand(TTI, SI->getFalseValue())) {
4296     FalseBlock = BasicBlock::Create(SI->getContext(), "select.false.sink",
4297                                     EndBlock->getParent(), EndBlock);
4298     auto *FalseBranch = BranchInst::Create(EndBlock, FalseBlock);
4299     auto *FalseInst = cast<Instruction>(SI->getFalseValue());
4300     FalseInst->moveBefore(FalseBranch);
4301   }
4302
4303   // If there was nothing to sink, then arbitrarily choose the 'false' side
4304   // for a new input value to the PHI.
4305   if (TrueBlock == FalseBlock) {
4306     assert(TrueBlock == nullptr &&
4307            "Unexpected basic block transform while optimizing select");
4308
4309     FalseBlock = BasicBlock::Create(SI->getContext(), "select.false",
4310                                     EndBlock->getParent(), EndBlock);
4311     BranchInst::Create(EndBlock, FalseBlock);
4312   }
4313
4314   // Insert the real conditional branch based on the original condition.
4315   // If we did not create a new block for one of the 'true' or 'false' paths
4316   // of the condition, it means that side of the branch goes to the end block
4317   // directly and the path originates from the start block from the point of
4318   // view of the new PHI.
4319   if (TrueBlock == nullptr) {
4320     BranchInst::Create(EndBlock, FalseBlock, SI->getCondition(), SI);
4321     TrueBlock = StartBlock;
4322   } else if (FalseBlock == nullptr) {
4323     BranchInst::Create(TrueBlock, EndBlock, SI->getCondition(), SI);
4324     FalseBlock = StartBlock;
4325   } else {
4326     BranchInst::Create(TrueBlock, FalseBlock, SI->getCondition(), SI);
4327   }
4328
4329   // The select itself is replaced with a PHI Node.
4330   PHINode *PN = PHINode::Create(SI->getType(), 2, "", &EndBlock->front());
4331   PN->takeName(SI);
4332   PN->addIncoming(SI->getTrueValue(), TrueBlock);
4333   PN->addIncoming(SI->getFalseValue(), FalseBlock);
4334
4335   SI->replaceAllUsesWith(PN);
4336   SI->eraseFromParent();
4337
4338   // Instruct OptimizeBlock to skip to the next block.
4339   CurInstIterator = StartBlock->end();
4340   ++NumSelectsExpanded;
4341   return true;
4342 }
4343
4344 static bool isBroadcastShuffle(ShuffleVectorInst *SVI) {
4345   SmallVector<int, 16> Mask(SVI->getShuffleMask());
4346   int SplatElem = -1;
4347   for (unsigned i = 0; i < Mask.size(); ++i) {
4348     if (SplatElem != -1 && Mask[i] != -1 && Mask[i] != SplatElem)
4349       return false;
4350     SplatElem = Mask[i];
4351   }
4352
4353   return true;
4354 }
4355
4356 /// Some targets have expensive vector shifts if the lanes aren't all the same
4357 /// (e.g. x86 only introduced "vpsllvd" and friends with AVX2). In these cases
4358 /// it's often worth sinking a shufflevector splat down to its use so that
4359 /// codegen can spot all lanes are identical.
4360 bool CodeGenPrepare::optimizeShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst *SVI) {
4361   BasicBlock *DefBB = SVI->getParent();
4362
4363   // Only do this xform if variable vector shifts are particularly expensive.
4364   if (!TLI || !TLI->isVectorShiftByScalarCheap(SVI->getType()))
4365     return false;
4366
4367   // We only expect better codegen by sinking a shuffle if we can recognise a
4368   // constant splat.
4369   if (!isBroadcastShuffle(SVI))
4370     return false;
4371
4372   // InsertedShuffles - Only insert a shuffle in each block once.
4373   DenseMap<BasicBlock*, Instruction*> InsertedShuffles;
4374
4375   bool MadeChange = false;
4376   for (User *U : SVI->users()) {
4377     Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
4378
4379     // Figure out which BB this ext is used in.
4380     BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
4381     if (UserBB == DefBB) continue;
4382
4383     // For now only apply this when the splat is used by a shift instruction.
4384     if (!UI->isShift()) continue;
4385
4386     // Everything checks out, sink the shuffle if the user's block doesn't
4387     // already have a copy.
4388     Instruction *&InsertedShuffle = InsertedShuffles[UserBB];
4389
4390     if (!InsertedShuffle) {
4391       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
4392       assert(InsertPt != UserBB->end());
4393       InsertedShuffle =
4394           new ShuffleVectorInst(SVI->getOperand(0), SVI->getOperand(1),
4395                                 SVI->getOperand(2), "", &*InsertPt);
4396     }
4397
4398     UI->replaceUsesOfWith(SVI, InsertedShuffle);
4399     MadeChange = true;
4400   }
4401
4402   // If we removed all uses, nuke the shuffle.
4403   if (SVI->use_empty()) {
4404     SVI->eraseFromParent();
4405     MadeChange = true;
4406   }
4407
4408   return MadeChange;
4409 }
4410
4411 bool CodeGenPrepare::optimizeSwitchInst(SwitchInst *SI) {
4412   if (!TLI || !DL)
4413     return false;
4414
4415   Value *Cond = SI->getCondition();
4416   Type *OldType = Cond->getType();
4417   LLVMContext &Context = Cond->getContext();
4418   MVT RegType = TLI->getRegisterType(Context, TLI->getValueType(*DL, OldType));
4419   unsigned RegWidth = RegType.getSizeInBits();
4420
4421   if (RegWidth <= cast<IntegerType>(OldType)->getBitWidth())
4422     return false;
4423
4424   // If the register width is greater than the type width, expand the condition
4425   // of the switch instruction and each case constant to the width of the
4426   // register. By widening the type of the switch condition, subsequent
4427   // comparisons (for case comparisons) will not need to be extended to the
4428   // preferred register width, so we will potentially eliminate N-1 extends,
4429   // where N is the number of cases in the switch.
4430   auto *NewType = Type::getIntNTy(Context, RegWidth);
4431
4432   // Zero-extend the switch condition and case constants unless the switch
4433   // condition is a function argument that is already being sign-extended.
4434   // In that case, we can avoid an unnecessary mask/extension by sign-extending
4435   // everything instead.
4436   Instruction::CastOps ExtType = Instruction::ZExt;
4437   if (auto *Arg = dyn_cast<Argument>(Cond))
4438     if (Arg->hasSExtAttr())
4439       ExtType = Instruction::SExt;
4440
4441   auto *ExtInst = CastInst::Create(ExtType, Cond, NewType);
4442   ExtInst->insertBefore(SI);
4443   SI->setCondition(ExtInst);
4444   for (SwitchInst::CaseIt Case : SI->cases()) {
4445     APInt NarrowConst = Case.getCaseValue()->getValue();
4446     APInt WideConst = (ExtType == Instruction::ZExt) ?
4447                       NarrowConst.zext(RegWidth) : NarrowConst.sext(RegWidth);
4448     Case.setValue(ConstantInt::get(Context, WideConst));
4449   }
4450
4451   return true;
4452 }
4453
4454 namespace {
4455 /// \brief Helper class to promote a scalar operation to a vector one.
4456 /// This class is used to move downward extractelement transition.
4457 /// E.g.,
4458 /// a = vector_op <2 x i32>
4459 /// b = extractelement <2 x i32> a, i32 0
4460 /// c = scalar_op b
4461 /// store c
4462 ///
4463 /// =>
4464 /// a = vector_op <2 x i32>
4465 /// c = vector_op a (equivalent to scalar_op on the related lane)
4466 /// * d = extractelement <2 x i32> c, i32 0
4467 /// * store d
4468 /// Assuming both extractelement and store can be combine, we get rid of the
4469 /// transition.
4470 class VectorPromoteHelper {
4471   /// DataLayout associated with the current module.
4472   const DataLayout &DL;
4473
4474   /// Used to perform some checks on the legality of vector operations.
4475   const TargetLowering &TLI;
4476
4477   /// Used to estimated the cost of the promoted chain.
4478   const TargetTransformInfo &TTI;
4479
4480   /// The transition being moved downwards.
4481   Instruction *Transition;
4482   /// The sequence of instructions to be promoted.
4483   SmallVector<Instruction *, 4> InstsToBePromoted;
4484   /// Cost of combining a store and an extract.
4485   unsigned StoreExtractCombineCost;
4486   /// Instruction that will be combined with the transition.
4487   Instruction *CombineInst;
4488
4489   /// \brief The instruction that represents the current end of the transition.
4490   /// Since we are faking the promotion until we reach the end of the chain
4491   /// of computation, we need a way to get the current end of the transition.
4492   Instruction *getEndOfTransition() const {
4493     if (InstsToBePromoted.empty())
4494       return Transition;
4495     return InstsToBePromoted.back();
4496   }
4497
4498   /// \brief Return the index of the original value in the transition.
4499   /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 1" the original value,
4500   /// c, is at index 0.
4501   unsigned getTransitionOriginalValueIdx() const {
4502     assert(isa<ExtractElementInst>(Transition) &&
4503            "Other kind of transitions are not supported yet");
4504     return 0;
4505   }
4506
4507   /// \brief Return the index of the index in the transition.
4508   /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 0" the index
4509   /// is at index 1.
4510   unsigned getTransitionIdx() const {
4511     assert(isa<ExtractElementInst>(Transition) &&
4512            "Other kind of transitions are not supported yet");
4513     return 1;
4514   }
4515
4516   /// \brief Get the type of the transition.
4517   /// This is the type of the original value.
4518   /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 1" the type of the
4519   /// transition is <2 x i32>.
4520   Type *getTransitionType() const {
4521     return Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx())->getType();
4522   }
4523
4524   /// \brief Promote \p ToBePromoted by moving \p Def downward through.
4525   /// I.e., we have the following sequence:
4526   /// Def = Transition <ty1> a to <ty2>
4527   /// b = ToBePromoted <ty2> Def, ...
4528   /// =>
4529   /// b = ToBePromoted <ty1> a, ...
4530   /// Def = Transition <ty1> ToBePromoted to <ty2>
4531   void promoteImpl(Instruction *ToBePromoted);
4532
4533   /// \brief Check whether or not it is profitable to promote all the
4534   /// instructions enqueued to be promoted.
4535   bool isProfitableToPromote() {
4536     Value *ValIdx = Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx());
4537     unsigned Index = isa<ConstantInt>(ValIdx)
4538                          ? cast<ConstantInt>(ValIdx)->getZExtValue()
4539                          : -1;
4540     Type *PromotedType = getTransitionType();
4541
4542     StoreInst *ST = cast<StoreInst>(CombineInst);
4543     unsigned AS = ST->getPointerAddressSpace();
4544     unsigned Align = ST->getAlignment();
4545     // Check if this store is supported.
4546     if (!TLI.allowsMisalignedMemoryAccesses(
4547             TLI.getValueType(DL, ST->getValueOperand()->getType()), AS,
4548             Align)) {
4549       // If this is not supported, there is no way we can combine
4550       // the extract with the store.
4551       return false;
4552     }
4553
4554     // The scalar chain of computation has to pay for the transition
4555     // scalar to vector.
4556     // The vector chain has to account for the combining cost.
4557     uint64_t ScalarCost =
4558         TTI.getVectorInstrCost(Transition->getOpcode(), PromotedType, Index);
4559     uint64_t VectorCost = StoreExtractCombineCost;
4560     for (const auto &Inst : InstsToBePromoted) {
4561       // Compute the cost.
4562       // By construction, all instructions being promoted are arithmetic ones.
4563       // Moreover, one argument is a constant that can be viewed as a splat
4564       // constant.
4565       Value *Arg0 = Inst->getOperand(0);
4566       bool IsArg0Constant = isa<UndefValue>(Arg0) || isa<ConstantInt>(Arg0) ||
4567                             isa<ConstantFP>(Arg0);
4568       TargetTransformInfo::OperandValueKind Arg0OVK =
4569           IsArg0Constant ? TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue
4570                          : TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
4571       TargetTransformInfo::OperandValueKind Arg1OVK =
4572           !IsArg0Constant ? TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue
4573                           : TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
4574       ScalarCost += TTI.getArithmeticInstrCost(
4575           Inst->getOpcode(), Inst->getType(), Arg0OVK, Arg1OVK);
4576       VectorCost += TTI.getArithmeticInstrCost(Inst->getOpcode(), PromotedType,
4577                                                Arg0OVK, Arg1OVK);
4578     }
4579     DEBUG(dbgs() << "Estimated cost of computation to be promoted:\nScalar: "
4580                  << ScalarCost << "\nVector: " << VectorCost << '\n');
4581     return ScalarCost > VectorCost;
4582   }
4583
4584   /// \brief Generate a constant vector with \p Val with the same
4585   /// number of elements as the transition.
4586   /// \p UseSplat defines whether or not \p Val should be replicated
4587   /// across the whole vector.
4588   /// In other words, if UseSplat == true, we generate <Val, Val, ..., Val>,
4589   /// otherwise we generate a vector with as many undef as possible:
4590   /// <undef, ..., undef, Val, undef, ..., undef> where \p Val is only
4591   /// used at the index of the extract.
4592   Value *getConstantVector(Constant *Val, bool UseSplat) const {
4593     unsigned ExtractIdx = UINT_MAX;
4594     if (!UseSplat) {
4595       // If we cannot determine where the constant must be, we have to
4596       // use a splat constant.
4597       Value *ValExtractIdx = Transition->getOperand(getTransitionIdx());
4598       if (ConstantInt *CstVal = dyn_cast<ConstantInt>(ValExtractIdx))
4599         ExtractIdx = CstVal->getSExtValue();
4600       else
4601         UseSplat = true;
4602     }
4603
4604     unsigned End = getTransitionType()->getVectorNumElements();
4605     if (UseSplat)
4606       return ConstantVector::getSplat(End, Val);
4607
4608     SmallVector<Constant *, 4> ConstVec;
4609     UndefValue *UndefVal = UndefValue::get(Val->getType());
4610     for (unsigned Idx = 0; Idx != End; ++Idx) {
4611       if (Idx == ExtractIdx)
4612         ConstVec.push_back(Val);
4613       else
4614         ConstVec.push_back(UndefVal);
4615     }
4616     return ConstantVector::get(ConstVec);
4617   }
4618
4619   /// \brief Check if promoting to a vector type an operand at \p OperandIdx
4620   /// in \p Use can trigger undefined behavior.
4621   static bool canCauseUndefinedBehavior(const Instruction *Use,
4622                                         unsigned OperandIdx) {
4623     // This is not safe to introduce undef when the operand is on
4624     // the right hand side of a division-like instruction.
4625     if (OperandIdx != 1)
4626       return false;
4627     switch (Use->getOpcode()) {
4628     default:
4629       return false;
4630     case Instruction::SDiv:
4631     case Instruction::UDiv:
4632     case Instruction::SRem:
4633     case Instruction::URem:
4634       return true;
4635     case Instruction::FDiv:
4636     case Instruction::FRem:
4637       return !Use->hasNoNaNs();
4638     }
4639     llvm_unreachable(nullptr);
4640   }
4641
4642 public:
4643   VectorPromoteHelper(const DataLayout &DL, const TargetLowering &TLI,
4644                       const TargetTransformInfo &TTI, Instruction *Transition,
4645                       unsigned CombineCost)
4646       : DL(DL), TLI(TLI), TTI(TTI), Transition(Transition),
4647         StoreExtractCombineCost(CombineCost), CombineInst(nullptr) {
4648     assert(Transition && "Do not know how to promote null");
4649   }
4650
4651   /// \brief Check if we can promote \p ToBePromoted to \p Type.
4652   bool canPromote(const Instruction *ToBePromoted) const {
4653     // We could support CastInst too.
4654     return isa<BinaryOperator>(ToBePromoted);
4655   }
4656
4657   /// \brief Check if it is profitable to promote \p ToBePromoted
4658   /// by moving downward the transition through.
4659   bool shouldPromote(const Instruction *ToBePromoted) const {
4660     // Promote only if all the operands can be statically expanded.
4661     // Indeed, we do not want to introduce any new kind of transitions.
4662     for (const Use &U : ToBePromoted->operands()) {
4663       const Value *Val = U.get();
4664       if (Val == getEndOfTransition()) {
4665         // If the use is a division and the transition is on the rhs,
4666         // we cannot promote the operation, otherwise we may create a
4667         // division by zero.
4668         if (canCauseUndefinedBehavior(ToBePromoted, U.getOperandNo()))
4669           return false;
4670         continue;
4671       }
4672       if (!isa<ConstantInt>(Val) && !isa<UndefValue>(Val) &&
4673           !isa<ConstantFP>(Val))
4674         return false;
4675     }
4676     // Check that the resulting operation is legal.
4677     int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(ToBePromoted->getOpcode());
4678     if (!ISDOpcode)
4679       return false;
4680     return StressStoreExtract ||
4681            TLI.isOperationLegalOrCustom(
4682                ISDOpcode, TLI.getValueType(DL, getTransitionType(), true));
4683   }
4684
4685   /// \brief Check whether or not \p Use can be combined
4686   /// with the transition.
4687   /// I.e., is it possible to do Use(Transition) => AnotherUse?
4688   bool canCombine(const Instruction *Use) { return isa<StoreInst>(Use); }
4689
4690   /// \brief Record \p ToBePromoted as part of the chain to be promoted.
4691   void enqueueForPromotion(Instruction *ToBePromoted) {
4692     InstsToBePromoted.push_back(ToBePromoted);
4693   }
4694
4695   /// \brief Set the instruction that will be combined with the transition.
4696   void recordCombineInstruction(Instruction *ToBeCombined) {
4697     assert(canCombine(ToBeCombined) && "Unsupported instruction to combine");
4698     CombineInst = ToBeCombined;
4699   }
4700
4701   /// \brief Promote all the instructions enqueued for promotion if it is
4702   /// is profitable.
4703   /// \return True if the promotion happened, false otherwise.
4704   bool promote() {
4705     // Check if there is something to promote.
4706     // Right now, if we do not have anything to combine with,
4707     // we assume the promotion is not profitable.
4708     if (InstsToBePromoted.empty() || !CombineInst)
4709       return false;
4710
4711     // Check cost.
4712     if (!StressStoreExtract && !isProfitableToPromote())
4713       return false;
4714
4715     // Promote.
4716     for (auto &ToBePromoted : InstsToBePromoted)
4717       promoteImpl(ToBePromoted);
4718     InstsToBePromoted.clear();
4719     return true;
4720   }
4721 };
4722 } // End of anonymous namespace.
4723
4724 void VectorPromoteHelper::promoteImpl(Instruction *ToBePromoted) {
4725   // At this point, we know that all the operands of ToBePromoted but Def
4726   // can be statically promoted.
4727   // For Def, we need to use its parameter in ToBePromoted:
4728   // b = ToBePromoted ty1 a
4729   // Def = Transition ty1 b to ty2
4730   // Move the transition down.
4731   // 1. Replace all uses of the promoted operation by the transition.
4732   // = ... b => = ... Def.
4733   assert(ToBePromoted->getType() == Transition->getType() &&
4734          "The type of the result of the transition does not match "
4735          "the final type");
4736   ToBePromoted->replaceAllUsesWith(Transition);
4737   // 2. Update the type of the uses.
4738   // b = ToBePromoted ty2 Def => b = ToBePromoted ty1 Def.
4739   Type *TransitionTy = getTransitionType();
4740   ToBePromoted->mutateType(TransitionTy);
4741   // 3. Update all the operands of the promoted operation with promoted
4742   // operands.
4743   // b = ToBePromoted ty1 Def => b = ToBePromoted ty1 a.
4744   for (Use &U : ToBePromoted->operands()) {
4745     Value *Val = U.get();
4746     Value *NewVal = nullptr;
4747     if (Val == Transition)
4748       NewVal = Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx());
4749     else if (isa<UndefValue>(Val) || isa<ConstantInt>(Val) ||
4750              isa<ConstantFP>(Val)) {
4751       // Use a splat constant if it is not safe to use undef.
4752       NewVal = getConstantVector(
4753           cast<Constant>(Val),
4754           isa<UndefValue>(Val) ||
4755               canCauseUndefinedBehavior(ToBePromoted, U.getOperandNo()));
4756     } else
4757       llvm_unreachable("Did you modified shouldPromote and forgot to update "
4758                        "this?");
4759     ToBePromoted->setOperand(U.getOperandNo(), NewVal);
4760   }
4761   Transition->removeFromParent();
4762   Transition->insertAfter(ToBePromoted);
4763   Transition->setOperand(getTransitionOriginalValueIdx(), ToBePromoted);
4764 }
4765
4766 /// Some targets can do store(extractelement) with one instruction.
4767 /// Try to push the extractelement towards the stores when the target
4768 /// has this feature and this is profitable.
4769 bool CodeGenPrepare::optimizeExtractElementInst(Instruction *Inst) {
4770   unsigned CombineCost = UINT_MAX;
4771   if (DisableStoreExtract || !TLI ||
4772       (!StressStoreExtract &&
4773        !TLI->canCombineStoreAndExtract(Inst->getOperand(0)->getType(),
4774                                        Inst->getOperand(1), CombineCost)))
4775     return false;
4776
4777   // At this point we know that Inst is a vector to scalar transition.
4778   // Try to move it down the def-use chain, until:
4779   // - We can combine the transition with its single use
4780   //   => we got rid of the transition.
4781   // - We escape the current basic block
4782   //   => we would need to check that we are moving it at a cheaper place and
4783   //      we do not do that for now.
4784   BasicBlock *Parent = Inst->getParent();
4785   DEBUG(dbgs() << "Found an interesting transition: " << *Inst << '\n');
4786   VectorPromoteHelper VPH(*DL, *TLI, *TTI, Inst, CombineCost);
4787   // If the transition has more than one use, assume this is not going to be
4788   // beneficial.
4789   while (Inst->hasOneUse()) {
4790     Instruction *ToBePromoted = cast<Instruction>(*Inst->user_begin());
4791     DEBUG(dbgs() << "Use: " << *ToBePromoted << '\n');
4792
4793     if (ToBePromoted->getParent() != Parent) {
4794       DEBUG(dbgs() << "Instruction to promote is in a different block ("
4795                    << ToBePromoted->getParent()->getName()
4796                    << ") than the transition (" << Parent->getName() << ").\n");
4797       return false;
4798     }
4799
4800     if (VPH.canCombine(ToBePromoted)) {
4801       DEBUG(dbgs() << "Assume " << *Inst << '\n'
4802                    << "will be combined with: " << *ToBePromoted << '\n');
4803       VPH.recordCombineInstruction(ToBePromoted);
4804       bool Changed = VPH.promote();
4805       NumStoreExtractExposed += Changed;
4806       return Changed;
4807     }
4808
4809     DEBUG(dbgs() << "Try promoting.\n");
4810     if (!VPH.canPromote(ToBePromoted) || !VPH.shouldPromote(ToBePromoted))
4811       return false;
4812
4813     DEBUG(dbgs() << "Promoting is possible... Enqueue for promotion!\n");
4814
4815     VPH.enqueueForPromotion(ToBePromoted);
4816     Inst = ToBePromoted;
4817   }
4818   return false;
4819 }
4820
4821 bool CodeGenPrepare::optimizeInst(Instruction *I, bool& ModifiedDT) {
4822   // Bail out if we inserted the instruction to prevent optimizations from
4823   // stepping on each other's toes.
4824   if (InsertedInsts.count(I))
4825     return false;
4826
4827   if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(I)) {
4828     // It is possible for very late stage optimizations (such as SimplifyCFG)
4829     // to introduce PHI nodes too late to be cleaned up.  If we detect such a
4830     // trivial PHI, go ahead and zap it here.
4831     if (Value *V = SimplifyInstruction(P, *DL, TLInfo, nullptr)) {
4832       P->replaceAllUsesWith(V);
4833       P->eraseFromParent();
4834       ++NumPHIsElim;
4835       return true;
4836     }
4837     return false;
4838   }
4839
4840   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
4841     // If the source of the cast is a constant, then this should have
4842     // already been constant folded.  The only reason NOT to constant fold
4843     // it is if something (e.g. LSR) was careful to place the constant
4844     // evaluation in a block other than then one that uses it (e.g. to hoist
4845     // the address of globals out of a loop).  If this is the case, we don't
4846     // want to forward-subst the cast.
4847     if (isa<Constant>(CI->getOperand(0)))
4848       return false;
4849
4850     if (TLI && OptimizeNoopCopyExpression(CI, *TLI, *DL))
4851       return true;
4852
4853     if (isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
4854       /// Sink a zext or sext into its user blocks if the target type doesn't
4855       /// fit in one register
4856       if (TLI &&
4857           TLI->getTypeAction(CI->getContext(),
4858                              TLI->getValueType(*DL, CI->getType())) ==
4859               TargetLowering::TypeExpandInteger) {
4860         return SinkCast(CI);
4861       } else {
4862         bool MadeChange = moveExtToFormExtLoad(I);
4863         return MadeChange | optimizeExtUses(I);
4864       }
4865     }
4866     return false;
4867   }
4868
4869   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
4870     if (!TLI || !TLI->hasMultipleConditionRegisters())
4871       return OptimizeCmpExpression(CI);
4872
4873   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
4874     stripInvariantGroupMetadata(*LI);
4875     if (TLI) {
4876       unsigned AS = LI->getPointerAddressSpace();
4877       return optimizeMemoryInst(I, I->getOperand(0), LI->getType(), AS);
4878     }
4879     return false;
4880   }
4881
4882   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
4883     stripInvariantGroupMetadata(*SI);
4884     if (TLI) {
4885       unsigned AS = SI->getPointerAddressSpace();
4886       return optimizeMemoryInst(I, SI->getOperand(1),
4887                                 SI->getOperand(0)->getType(), AS);
4888     }
4889     return false;
4890   }
4891
4892   BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(I);
4893
4894   if (BinOp && (BinOp->getOpcode() == Instruction::AShr ||
4895                 BinOp->getOpcode() == Instruction::LShr)) {
4896     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(BinOp->getOperand(1));
4897     if (TLI && CI && TLI->hasExtractBitsInsn())
4898       return OptimizeExtractBits(BinOp, CI, *TLI, *DL);
4899
4900     return false;
4901   }
4902
4903   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
4904     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
4905       /// The GEP operand must be a pointer, so must its result -> BitCast
4906       Instruction *NC = new BitCastInst(GEPI->getOperand(0), GEPI->getType(),
4907                                         GEPI->getName(), GEPI);
4908       GEPI->replaceAllUsesWith(NC);
4909       GEPI->eraseFromParent();
4910       ++NumGEPsElim;
4911       optimizeInst(NC, ModifiedDT);
4912       return true;
4913     }
4914     return false;
4915   }
4916
4917   if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
4918     return optimizeCallInst(CI, ModifiedDT);
4919
4920   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(I))
4921     return optimizeSelectInst(SI);
4922
4923   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I))
4924     return optimizeShuffleVectorInst(SVI);
4925
4926   if (auto *Switch = dyn_cast<SwitchInst>(I))
4927     return optimizeSwitchInst(Switch);
4928
4929   if (isa<ExtractElementInst>(I))
4930     return optimizeExtractElementInst(I);
4931
4932   return false;
4933 }
4934
4935 // In this pass we look for GEP and cast instructions that are used
4936 // across basic blocks and rewrite them to improve basic-block-at-a-time
4937 // selection.
4938 bool CodeGenPrepare::optimizeBlock(BasicBlock &BB, bool& ModifiedDT) {
4939   SunkAddrs.clear();
4940   bool MadeChange = false;
4941
4942   CurInstIterator = BB.begin();
4943   while (CurInstIterator != BB.end()) {
4944     MadeChange |= optimizeInst(&*CurInstIterator++, ModifiedDT);
4945     if (ModifiedDT)
4946       return true;
4947   }
4948   MadeChange |= dupRetToEnableTailCallOpts(&BB);
4949
4950   return MadeChange;
4951 }
4952
4953 // llvm.dbg.value is far away from the value then iSel may not be able
4954 // handle it properly. iSel will drop llvm.dbg.value if it can not
4955 // find a node corresponding to the value.
4956 bool CodeGenPrepare::placeDbgValues(Function &F) {
4957   bool MadeChange = false;
4958   for (BasicBlock &BB : F) {
4959     Instruction *PrevNonDbgInst = nullptr;
4960     for (BasicBlock::iterator BI = BB.begin(), BE = BB.end(); BI != BE;) {
4961       Instruction *Insn = &*BI++;
4962       DbgValueInst *DVI = dyn_cast<DbgValueInst>(Insn);
4963       // Leave dbg.values that refer to an alloca alone. These
4964       // instrinsics describe the address of a variable (= the alloca)
4965       // being taken.  They should not be moved next to the alloca
4966       // (and to the beginning of the scope), but rather stay close to
4967       // where said address is used.
4968       if (!DVI || (DVI->getValue() && isa<AllocaInst>(DVI->getValue()))) {
4969         PrevNonDbgInst = Insn;
4970         continue;
4971       }
4972
4973       Instruction *VI = dyn_cast_or_null<Instruction>(DVI->getValue());
4974       if (VI && VI != PrevNonDbgInst && !VI->isTerminator()) {
4975         DEBUG(dbgs() << "Moving Debug Value before :\n" << *DVI << ' ' << *VI);
4976         DVI->removeFromParent();
4977         if (isa<PHINode>(VI))
4978           DVI->insertBefore(&*VI->getParent()->getFirstInsertionPt());
4979         else
4980           DVI->insertAfter(VI);
4981         MadeChange = true;
4982         ++NumDbgValueMoved;
4983       }
4984     }
4985   }
4986   return MadeChange;
4987 }
4988
4989 // If there is a sequence that branches based on comparing a single bit
4990 // against zero that can be combined into a single instruction, and the
4991 // target supports folding these into a single instruction, sink the
4992 // mask and compare into the branch uses. Do this before OptimizeBlock ->
4993 // OptimizeInst -> OptimizeCmpExpression, which perturbs the pattern being
4994 // searched for.
4995 bool CodeGenPrepare::sinkAndCmp(Function &F) {
4996   if (!EnableAndCmpSinking)
4997     return false;
4998   if (!TLI || !TLI->isMaskAndBranchFoldingLegal())
4999     return false;
5000   bool MadeChange = false;
5001   for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ) {
5002     BasicBlock *BB = &*I++;
5003
5004     // Does this BB end with the following?
5005     //   %andVal = and %val, #single-bit-set
5006     //   %icmpVal = icmp %andResult, 0
5007     //   br i1 %cmpVal label %dest1, label %dest2"
5008     BranchInst *Brcc = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
5009     if (!Brcc || !Brcc->isConditional())
5010       continue;
5011     ICmpInst *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(Brcc->getOperand(0));
5012     if (!Cmp || Cmp->getParent() != BB)
5013       continue;
5014     ConstantInt *Zero = dyn_cast<ConstantInt>(Cmp->getOperand(1));
5015     if (!Zero || !Zero->isZero())
5016       continue;
5017     Instruction *And = dyn_cast<Instruction>(Cmp->getOperand(0));
5018     if (!And || And->getOpcode() != Instruction::And || And->getParent() != BB)
5019       continue;
5020     ConstantInt* Mask = dyn_cast<ConstantInt>(And->getOperand(1));
5021     if (!Mask || !Mask->getUniqueInteger().isPowerOf2())
5022       continue;
5023     DEBUG(dbgs() << "found and; icmp ?,0; brcc\n"); DEBUG(BB->dump());
5024
5025     // Push the "and; icmp" for any users that are conditional branches.
5026     // Since there can only be one branch use per BB, we don't need to keep
5027     // track of which BBs we insert into.
5028     for (Value::use_iterator UI = Cmp->use_begin(), E = Cmp->use_end();
5029          UI != E; ) {
5030       Use &TheUse = *UI;
5031       // Find brcc use.
5032       BranchInst *BrccUser = dyn_cast<BranchInst>(*UI);
5033       ++UI;
5034       if (!BrccUser || !BrccUser->isConditional())
5035         continue;
5036       BasicBlock *UserBB = BrccUser->getParent();
5037       if (UserBB == BB) continue;
5038       DEBUG(dbgs() << "found Brcc use\n");
5039
5040       // Sink the "and; icmp" to use.
5041       MadeChange = true;
5042       BinaryOperator *NewAnd =
5043         BinaryOperator::CreateAnd(And->getOperand(0), And->getOperand(1), "",
5044                                   BrccUser);
5045       CmpInst *NewCmp =
5046         CmpInst::Create(Cmp->getOpcode(), Cmp->getPredicate(), NewAnd, Zero,
5047                         "", BrccUser);
5048       TheUse = NewCmp;
5049       ++NumAndCmpsMoved;
5050       DEBUG(BrccUser->getParent()->dump());
5051     }
5052   }
5053   return MadeChange;
5054 }
5055
5056 /// \brief Retrieve the probabilities of a conditional branch. Returns true on
5057 /// success, or returns false if no or invalid metadata was found.
5058 static bool extractBranchMetadata(BranchInst *BI,
5059                                   uint64_t &ProbTrue, uint64_t &ProbFalse) {
5060   assert(BI->isConditional() &&
5061          "Looking for probabilities on unconditional branch?");
5062   auto *ProfileData = BI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
5063   if (!ProfileData || ProfileData->getNumOperands() != 3)
5064     return false;
5065
5066   const auto *CITrue =
5067       mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(1));
5068   const auto *CIFalse =
5069       mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(2));
5070   if (!CITrue || !CIFalse)
5071     return false;
5072
5073   ProbTrue = CITrue->getValue().getZExtValue();
5074   ProbFalse = CIFalse->getValue().getZExtValue();
5075
5076   return true;
5077 }
5078
5079 /// \brief Scale down both weights to fit into uint32_t.
5080 static void scaleWeights(uint64_t &NewTrue, uint64_t &NewFalse) {
5081   uint64_t NewMax = (NewTrue > NewFalse) ? NewTrue : NewFalse;
5082   uint32_t Scale = (NewMax / UINT32_MAX) + 1;
5083   NewTrue = NewTrue / Scale;
5084   NewFalse = NewFalse / Scale;
5085 }
5086
5087 /// \brief Some targets prefer to split a conditional branch like:
5088 /// \code
5089 ///   %0 = icmp ne i32 %a, 0
5090 ///   %1 = icmp ne i32 %b, 0
5091 ///   %or.cond = or i1 %0, %1
5092 ///   br i1 %or.cond, label %TrueBB, label %FalseBB
5093 /// \endcode
5094 /// into multiple branch instructions like:
5095 /// \code
5096 ///   bb1:
5097 ///     %0 = icmp ne i32 %a, 0
5098 ///     br i1 %0, label %TrueBB, label %bb2
5099 ///   bb2:
5100 ///     %1 = icmp ne i32 %b, 0
5101 ///     br i1 %1, label %TrueBB, label %FalseBB
5102 /// \endcode
5103 /// This usually allows instruction selection to do even further optimizations
5104 /// and combine the compare with the branch instruction. Currently this is
5105 /// applied for targets which have "cheap" jump instructions.
5106 ///
5107 /// FIXME: Remove the (equivalent?) implementation in SelectionDAG.
5108 ///
5109 bool CodeGenPrepare::splitBranchCondition(Function &F) {
5110   if (!TM || !TM->Options.EnableFastISel || !TLI || TLI->isJumpExpensive())
5111     return false;
5112
5113   bool MadeChange = false;
5114   for (auto &BB : F) {
5115     // Does this BB end with the following?
5116     //   %cond1 = icmp|fcmp|binary instruction ...
5117     //   %cond2 = icmp|fcmp|binary instruction ...
5118     //   %cond.or = or|and i1 %cond1, cond2
5119     //   br i1 %cond.or label %dest1, label %dest2"
5120     BinaryOperator *LogicOp;
5121     BasicBlock *TBB, *FBB;
5122     if (!match(BB.getTerminator(), m_Br(m_OneUse(m_BinOp(LogicOp)), TBB, FBB)))
5123       continue;
5124
5125     auto *Br1 = cast<BranchInst>(BB.getTerminator());
5126     if (Br1->getMetadata(LLVMContext::MD_unpredictable))
5127       continue;
5128
5129     unsigned Opc;
5130     Value *Cond1, *Cond2;
5131     if (match(LogicOp, m_And(m_OneUse(m_Value(Cond1)),
5132                              m_OneUse(m_Value(Cond2)))))
5133       Opc = Instruction::And;
5134     else if (match(LogicOp, m_Or(m_OneUse(m_Value(Cond1)),
5135                                  m_OneUse(m_Value(Cond2)))))
5136       Opc = Instruction::Or;
5137     else
5138       continue;
5139
5140     if (!match(Cond1, m_CombineOr(m_Cmp(), m_BinOp())) ||
5141         !match(Cond2, m_CombineOr(m_Cmp(), m_BinOp()))   )
5142       continue;
5143
5144     DEBUG(dbgs() << "Before branch condition splitting\n"; BB.dump());
5145
5146     // Create a new BB.
5147     auto *InsertBefore = std::next(Function::iterator(BB))
5148         .getNodePtrUnchecked();
5149     auto TmpBB = BasicBlock::Create(BB.getContext(),
5150                                     BB.getName() + ".cond.split",
5151                                     BB.getParent(), InsertBefore);
5152
5153     // Update original basic block by using the first condition directly by the
5154     // branch instruction and removing the no longer needed and/or instruction.
5155     Br1->setCondition(Cond1);
5156     LogicOp->eraseFromParent();
5157
5158     // Depending on the conditon we have to either replace the true or the false
5159     // successor of the original branch instruction.
5160     if (Opc == Instruction::And)
5161       Br1->setSuccessor(0, TmpBB);
5162     else
5163       Br1->setSuccessor(1, TmpBB);
5164
5165     // Fill in the new basic block.
5166     auto *Br2 = IRBuilder<>(TmpBB).CreateCondBr(Cond2, TBB, FBB);
5167     if (auto *I = dyn_cast<Instruction>(Cond2)) {
5168       I->removeFromParent();
5169       I->insertBefore(Br2);
5170     }
5171
5172     // Update PHI nodes in both successors. The original BB needs to be
5173     // replaced in one succesor's PHI nodes, because the branch comes now from
5174     // the newly generated BB (NewBB). In the other successor we need to add one
5175     // incoming edge to the PHI nodes, because both branch instructions target
5176     // now the same successor. Depending on the original branch condition
5177     // (and/or) we have to swap the successors (TrueDest, FalseDest), so that
5178     // we perfrom the correct update for the PHI nodes.
5179     // This doesn't change the successor order of the just created branch
5180     // instruction (or any other instruction).
5181     if (Opc == Instruction::Or)
5182       std::swap(TBB, FBB);
5183
5184     // Replace the old BB with the new BB.
5185     for (auto &I : *TBB) {
5186       PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&I);
5187       if (!PN)
5188         break;
5189       int i;
5190       while ((i = PN->getBasicBlockIndex(&BB)) >= 0)
5191         PN->setIncomingBlock(i, TmpBB);
5192     }
5193
5194     // Add another incoming edge form the new BB.
5195     for (auto &I : *FBB) {
5196       PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&I);
5197       if (!PN)
5198         break;
5199       auto *Val = PN->getIncomingValueForBlock(&BB);
5200       PN->addIncoming(Val, TmpBB);
5201     }
5202
5203     // Update the branch weights (from SelectionDAGBuilder::
5204     // FindMergedConditions).
5205     if (Opc == Instruction::Or) {
5206       // Codegen X | Y as:
5207       // BB1:
5208       //   jmp_if_X TBB
5209       //   jmp TmpBB
5210       // TmpBB:
5211       //   jmp_if_Y TBB
5212       //   jmp FBB
5213       //
5214
5215       // We have flexibility in setting Prob for BB1 and Prob for NewBB.
5216       // The requirement is that
5217       //   TrueProb for BB1 + (FalseProb for BB1 * TrueProb for TmpBB)
5218       //     = TrueProb for orignal BB.
5219       // Assuming the orignal weights are A and B, one choice is to set BB1's
5220       // weights to A and A+2B, and set TmpBB's weights to A and 2B. This choice
5221       // assumes that
5222       //   TrueProb for BB1 == FalseProb for BB1 * TrueProb for TmpBB.
5223       // Another choice is to assume TrueProb for BB1 equals to TrueProb for
5224       // TmpBB, but the math is more complicated.
5225       uint64_t TrueWeight, FalseWeight;
5226       if (extractBranchMetadata(Br1, TrueWeight, FalseWeight)) {
5227         uint64_t NewTrueWeight = TrueWeight;
5228         uint64_t NewFalseWeight = TrueWeight + 2 * FalseWeight;
5229         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
5230         Br1->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br1->getContext())
5231                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
5232
5233         NewTrueWeight = TrueWeight;
5234         NewFalseWeight = 2 * FalseWeight;
5235         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
5236         Br2->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br2->getContext())
5237                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
5238       }
5239     } else {
5240       // Codegen X & Y as:
5241       // BB1:
5242       //   jmp_if_X TmpBB
5243       //   jmp FBB
5244       // TmpBB:
5245       //   jmp_if_Y TBB
5246       //   jmp FBB
5247       //
5248       //  This requires creation of TmpBB after CurBB.
5249
5250       // We have flexibility in setting Prob for BB1 and Prob for TmpBB.
5251       // The requirement is that
5252       //   FalseProb for BB1 + (TrueProb for BB1 * FalseProb for TmpBB)
5253       //     = FalseProb for orignal BB.
5254       // Assuming the orignal weights are A and B, one choice is to set BB1's
5255       // weights to 2A+B and B, and set TmpBB's weights to 2A and B. This choice
5256       // assumes that
5257       //   FalseProb for BB1 == TrueProb for BB1 * FalseProb for TmpBB.
5258       uint64_t TrueWeight, FalseWeight;
5259       if (extractBranchMetadata(Br1, TrueWeight, FalseWeight)) {
5260         uint64_t NewTrueWeight = 2 * TrueWeight + FalseWeight;
5261         uint64_t NewFalseWeight = FalseWeight;
5262         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
5263         Br1->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br1->getContext())
5264                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
5265
5266         NewTrueWeight = 2 * TrueWeight;
5267         NewFalseWeight = FalseWeight;
5268         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
5269         Br2->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br2->getContext())
5270                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
5271       }
5272     }
5273
5274     // Note: No point in getting fancy here, since the DT info is never
5275     // available to CodeGenPrepare.
5276     ModifiedDT = true;
5277
5278     MadeChange = true;
5279
5280     DEBUG(dbgs() << "After branch condition splitting\n"; BB.dump();
5281           TmpBB->dump());
5282   }
5283   return MadeChange;
5284 }
5285
5286 void CodeGenPrepare::stripInvariantGroupMetadata(Instruction &I) {
5287   if (auto *InvariantMD = I.getMetadata(LLVMContext::MD_invariant_group))
5288     I.dropUnknownNonDebugMetadata(InvariantMD->getMetadataID());
5289 }