Masked Load/Store optimization for scalar code
[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 optimizeExtractElementInst(Instruction *Inst);
179     bool dupRetToEnableTailCallOpts(BasicBlock *BB);
180     bool placeDbgValues(Function &F);
181     bool sinkAndCmp(Function &F);
182     bool extLdPromotion(TypePromotionTransaction &TPT, LoadInst *&LI,
183                         Instruction *&Inst,
184                         const SmallVectorImpl<Instruction *> &Exts,
185                         unsigned CreatedInstCost);
186     bool splitBranchCondition(Function &F);
187     bool simplifyOffsetableRelocate(Instruction &I);
188     void stripInvariantGroupMetadata(Instruction &I);
189   };
190 }
191
192 char CodeGenPrepare::ID = 0;
193 INITIALIZE_TM_PASS(CodeGenPrepare, "codegenprepare",
194                    "Optimize for code generation", false, false)
195
196 FunctionPass *llvm::createCodeGenPreparePass(const TargetMachine *TM) {
197   return new CodeGenPrepare(TM);
198 }
199
200 bool CodeGenPrepare::runOnFunction(Function &F) {
201   if (skipOptnoneFunction(F))
202     return false;
203
204   DL = &F.getParent()->getDataLayout();
205
206   bool EverMadeChange = false;
207   // Clear per function information.
208   InsertedInsts.clear();
209   PromotedInsts.clear();
210
211   ModifiedDT = false;
212   if (TM)
213     TLI = TM->getSubtargetImpl(F)->getTargetLowering();
214   TLInfo = &getAnalysis<TargetLibraryInfoWrapperPass>().getTLI();
215   TTI = &getAnalysis<TargetTransformInfoWrapperPass>().getTTI(F);
216   OptSize = F.optForSize();
217
218   /// This optimization identifies DIV instructions that can be
219   /// profitably bypassed and carried out with a shorter, faster divide.
220   if (!OptSize && TLI && TLI->isSlowDivBypassed()) {
221     const DenseMap<unsigned int, unsigned int> &BypassWidths =
222        TLI->getBypassSlowDivWidths();
223     for (Function::iterator I = F.begin(); I != F.end(); I++)
224       EverMadeChange |= bypassSlowDivision(F, I, BypassWidths);
225   }
226
227   // Eliminate blocks that contain only PHI nodes and an
228   // unconditional branch.
229   EverMadeChange |= eliminateMostlyEmptyBlocks(F);
230
231   // llvm.dbg.value is far away from the value then iSel may not be able
232   // handle it properly. iSel will drop llvm.dbg.value if it can not
233   // find a node corresponding to the value.
234   EverMadeChange |= placeDbgValues(F);
235
236   // If there is a mask, compare against zero, and branch that can be combined
237   // into a single target instruction, push the mask and compare into branch
238   // users. Do this before OptimizeBlock -> OptimizeInst ->
239   // OptimizeCmpExpression, which perturbs the pattern being searched for.
240   if (!DisableBranchOpts) {
241     EverMadeChange |= sinkAndCmp(F);
242     EverMadeChange |= splitBranchCondition(F);
243   }
244
245   bool MadeChange = true;
246   while (MadeChange) {
247     MadeChange = false;
248     for (Function::iterator I = F.begin(); I != F.end(); ) {
249       BasicBlock *BB = &*I++;
250       bool ModifiedDTOnIteration = false;
251       MadeChange |= optimizeBlock(*BB, ModifiedDTOnIteration);
252
253       // Restart BB iteration if the dominator tree of the Function was changed
254       if (ModifiedDTOnIteration)
255         break;
256     }
257     EverMadeChange |= MadeChange;
258   }
259
260   SunkAddrs.clear();
261
262   if (!DisableBranchOpts) {
263     MadeChange = false;
264     SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> WorkList;
265     for (BasicBlock &BB : F) {
266       SmallVector<BasicBlock *, 2> Successors(succ_begin(&BB), succ_end(&BB));
267       MadeChange |= ConstantFoldTerminator(&BB, true);
268       if (!MadeChange) continue;
269
270       for (SmallVectorImpl<BasicBlock*>::iterator
271              II = Successors.begin(), IE = Successors.end(); II != IE; ++II)
272         if (pred_begin(*II) == pred_end(*II))
273           WorkList.insert(*II);
274     }
275
276     // Delete the dead blocks and any of their dead successors.
277     MadeChange |= !WorkList.empty();
278     while (!WorkList.empty()) {
279       BasicBlock *BB = *WorkList.begin();
280       WorkList.erase(BB);
281       SmallVector<BasicBlock*, 2> Successors(succ_begin(BB), succ_end(BB));
282
283       DeleteDeadBlock(BB);
284
285       for (SmallVectorImpl<BasicBlock*>::iterator
286              II = Successors.begin(), IE = Successors.end(); II != IE; ++II)
287         if (pred_begin(*II) == pred_end(*II))
288           WorkList.insert(*II);
289     }
290
291     // Merge pairs of basic blocks with unconditional branches, connected by
292     // a single edge.
293     if (EverMadeChange || MadeChange)
294       MadeChange |= eliminateFallThrough(F);
295
296     EverMadeChange |= MadeChange;
297   }
298
299   if (!DisableGCOpts) {
300     SmallVector<Instruction *, 2> Statepoints;
301     for (BasicBlock &BB : F)
302       for (Instruction &I : BB)
303         if (isStatepoint(I))
304           Statepoints.push_back(&I);
305     for (auto &I : Statepoints)
306       EverMadeChange |= simplifyOffsetableRelocate(*I);
307   }
308
309   return EverMadeChange;
310 }
311
312 /// Merge basic blocks which are connected by a single edge, where one of the
313 /// basic blocks has a single successor pointing to the other basic block,
314 /// which has a single predecessor.
315 bool CodeGenPrepare::eliminateFallThrough(Function &F) {
316   bool Changed = false;
317   // Scan all of the blocks in the function, except for the entry block.
318   for (Function::iterator I = std::next(F.begin()), E = F.end(); I != E;) {
319     BasicBlock *BB = &*I++;
320     // If the destination block has a single pred, then this is a trivial
321     // edge, just collapse it.
322     BasicBlock *SinglePred = BB->getSinglePredecessor();
323
324     // Don't merge if BB's address is taken.
325     if (!SinglePred || SinglePred == BB || BB->hasAddressTaken()) continue;
326
327     BranchInst *Term = dyn_cast<BranchInst>(SinglePred->getTerminator());
328     if (Term && !Term->isConditional()) {
329       Changed = true;
330       DEBUG(dbgs() << "To merge:\n"<< *SinglePred << "\n\n\n");
331       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.
332       // If so, we will need to move BB back to the entry position.
333       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
334       MergeBasicBlockIntoOnlyPred(BB, nullptr);
335
336       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
337         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
338
339       // We have erased a block. Update the iterator.
340       I = BB->getIterator();
341     }
342   }
343   return Changed;
344 }
345
346 /// Eliminate blocks that contain only PHI nodes, debug info directives, and an
347 /// unconditional branch. Passes before isel (e.g. LSR/loopsimplify) often split
348 /// edges in ways that are non-optimal for isel. Start by eliminating these
349 /// blocks so we can split them the way we want them.
350 bool CodeGenPrepare::eliminateMostlyEmptyBlocks(Function &F) {
351   bool MadeChange = false;
352   // Note that this intentionally skips the entry block.
353   for (Function::iterator I = std::next(F.begin()), E = F.end(); I != E;) {
354     BasicBlock *BB = &*I++;
355
356     // If this block doesn't end with an uncond branch, ignore it.
357     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
358     if (!BI || !BI->isUnconditional())
359       continue;
360
361     // If the instruction before the branch (skipping debug info) isn't a phi
362     // node, then other stuff is happening here.
363     BasicBlock::iterator BBI = BI->getIterator();
364     if (BBI != BB->begin()) {
365       --BBI;
366       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) {
367         if (BBI == BB->begin())
368           break;
369         --BBI;
370       }
371       if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) && !isa<PHINode>(BBI))
372         continue;
373     }
374
375     // Do not break infinite loops.
376     BasicBlock *DestBB = BI->getSuccessor(0);
377     if (DestBB == BB)
378       continue;
379
380     if (!canMergeBlocks(BB, DestBB))
381       continue;
382
383     eliminateMostlyEmptyBlock(BB);
384     MadeChange = true;
385   }
386   return MadeChange;
387 }
388
389 /// Return true if we can merge BB into DestBB if there is a single
390 /// unconditional branch between them, and BB contains no other non-phi
391 /// instructions.
392 bool CodeGenPrepare::canMergeBlocks(const BasicBlock *BB,
393                                     const BasicBlock *DestBB) const {
394   // We only want to eliminate blocks whose phi nodes are used by phi nodes in
395   // the successor.  If there are more complex condition (e.g. preheaders),
396   // don't mess around with them.
397   BasicBlock::const_iterator BBI = BB->begin();
398   while (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI++)) {
399     for (const User *U : PN->users()) {
400       const Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
401       if (UI->getParent() != DestBB || !isa<PHINode>(UI))
402         return false;
403       // If User is inside DestBB block and it is a PHINode then check
404       // incoming value. If incoming value is not from BB then this is
405       // a complex condition (e.g. preheaders) we want to avoid here.
406       if (UI->getParent() == DestBB) {
407         if (const PHINode *UPN = dyn_cast<PHINode>(UI))
408           for (unsigned I = 0, E = UPN->getNumIncomingValues(); I != E; ++I) {
409             Instruction *Insn = dyn_cast<Instruction>(UPN->getIncomingValue(I));
410             if (Insn && Insn->getParent() == BB &&
411                 Insn->getParent() != UPN->getIncomingBlock(I))
412               return false;
413           }
414       }
415     }
416   }
417
418   // If BB and DestBB contain any common predecessors, then the phi nodes in BB
419   // and DestBB may have conflicting incoming values for the block.  If so, we
420   // can't merge the block.
421   const PHINode *DestBBPN = dyn_cast<PHINode>(DestBB->begin());
422   if (!DestBBPN) return true;  // no conflict.
423
424   // Collect the preds of BB.
425   SmallPtrSet<const BasicBlock*, 16> BBPreds;
426   if (const PHINode *BBPN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
427     // It is faster to get preds from a PHI than with pred_iterator.
428     for (unsigned i = 0, e = BBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
429       BBPreds.insert(BBPN->getIncomingBlock(i));
430   } else {
431     BBPreds.insert(pred_begin(BB), pred_end(BB));
432   }
433
434   // Walk the preds of DestBB.
435   for (unsigned i = 0, e = DestBBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
436     BasicBlock *Pred = DestBBPN->getIncomingBlock(i);
437     if (BBPreds.count(Pred)) {   // Common predecessor?
438       BBI = DestBB->begin();
439       while (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI++)) {
440         const Value *V1 = PN->getIncomingValueForBlock(Pred);
441         const Value *V2 = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
442
443         // If V2 is a phi node in BB, look up what the mapped value will be.
444         if (const PHINode *V2PN = dyn_cast<PHINode>(V2))
445           if (V2PN->getParent() == BB)
446             V2 = V2PN->getIncomingValueForBlock(Pred);
447
448         // If there is a conflict, bail out.
449         if (V1 != V2) return false;
450       }
451     }
452   }
453
454   return true;
455 }
456
457
458 /// Eliminate a basic block that has only phi's and an unconditional branch in
459 /// it.
460 void CodeGenPrepare::eliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB) {
461   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
462   BasicBlock *DestBB = BI->getSuccessor(0);
463
464   DEBUG(dbgs() << "MERGING MOSTLY EMPTY BLOCKS - BEFORE:\n" << *BB << *DestBB);
465
466   // If the destination block has a single pred, then this is a trivial edge,
467   // just collapse it.
468   if (BasicBlock *SinglePred = DestBB->getSinglePredecessor()) {
469     if (SinglePred != DestBB) {
470       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.  If so, we
471       // will need to move BB back to the entry position.
472       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
473       MergeBasicBlockIntoOnlyPred(DestBB, nullptr);
474
475       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
476         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
477
478       DEBUG(dbgs() << "AFTER:\n" << *DestBB << "\n\n\n");
479       return;
480     }
481   }
482
483   // Otherwise, we have multiple predecessors of BB.  Update the PHIs in DestBB
484   // to handle the new incoming edges it is about to have.
485   PHINode *PN;
486   for (BasicBlock::iterator BBI = DestBB->begin();
487        (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
488     // Remove the incoming value for BB, and remember it.
489     Value *InVal = PN->removeIncomingValue(BB, false);
490
491     // Two options: either the InVal is a phi node defined in BB or it is some
492     // value that dominates BB.
493     PHINode *InValPhi = dyn_cast<PHINode>(InVal);
494     if (InValPhi && InValPhi->getParent() == BB) {
495       // Add all of the input values of the input PHI as inputs of this phi.
496       for (unsigned i = 0, e = InValPhi->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
497         PN->addIncoming(InValPhi->getIncomingValue(i),
498                         InValPhi->getIncomingBlock(i));
499     } else {
500       // Otherwise, add one instance of the dominating value for each edge that
501       // we will be adding.
502       if (PHINode *BBPN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
503         for (unsigned i = 0, e = BBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
504           PN->addIncoming(InVal, BBPN->getIncomingBlock(i));
505       } else {
506         for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
507           PN->addIncoming(InVal, *PI);
508       }
509     }
510   }
511
512   // The PHIs are now updated, change everything that refers to BB to use
513   // DestBB and remove BB.
514   BB->replaceAllUsesWith(DestBB);
515   BB->eraseFromParent();
516   ++NumBlocksElim;
517
518   DEBUG(dbgs() << "AFTER:\n" << *DestBB << "\n\n\n");
519 }
520
521 // Computes a map of base pointer relocation instructions to corresponding
522 // derived pointer relocation instructions given a vector of all relocate calls
523 static void computeBaseDerivedRelocateMap(
524     const SmallVectorImpl<User *> &AllRelocateCalls,
525     DenseMap<IntrinsicInst *, SmallVector<IntrinsicInst *, 2>> &
526         RelocateInstMap) {
527   // Collect information in two maps: one primarily for locating the base object
528   // while filling the second map; the second map is the final structure holding
529   // a mapping between Base and corresponding Derived relocate calls
530   DenseMap<std::pair<unsigned, unsigned>, IntrinsicInst *> RelocateIdxMap;
531   for (auto &U : AllRelocateCalls) {
532     GCRelocateOperands ThisRelocate(U);
533     IntrinsicInst *I = cast<IntrinsicInst>(U);
534     auto K = std::make_pair(ThisRelocate.getBasePtrIndex(),
535                             ThisRelocate.getDerivedPtrIndex());
536     RelocateIdxMap.insert(std::make_pair(K, I));
537   }
538   for (auto &Item : RelocateIdxMap) {
539     std::pair<unsigned, unsigned> Key = Item.first;
540     if (Key.first == Key.second)
541       // Base relocation: nothing to insert
542       continue;
543
544     IntrinsicInst *I = Item.second;
545     auto BaseKey = std::make_pair(Key.first, Key.first);
546
547     // We're iterating over RelocateIdxMap so we cannot modify it.
548     auto MaybeBase = RelocateIdxMap.find(BaseKey);
549     if (MaybeBase == RelocateIdxMap.end())
550       // TODO: We might want to insert a new base object relocate and gep off
551       // that, if there are enough derived object relocates.
552       continue;
553
554     RelocateInstMap[MaybeBase->second].push_back(I);
555   }
556 }
557
558 // Accepts a GEP and extracts the operands into a vector provided they're all
559 // small integer constants
560 static bool getGEPSmallConstantIntOffsetV(GetElementPtrInst *GEP,
561                                           SmallVectorImpl<Value *> &OffsetV) {
562   for (unsigned i = 1; i < GEP->getNumOperands(); i++) {
563     // Only accept small constant integer operands
564     auto Op = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
565     if (!Op || Op->getZExtValue() > 20)
566       return false;
567   }
568
569   for (unsigned i = 1; i < GEP->getNumOperands(); i++)
570     OffsetV.push_back(GEP->getOperand(i));
571   return true;
572 }
573
574 // Takes a RelocatedBase (base pointer relocation instruction) and Targets to
575 // replace, computes a replacement, and affects it.
576 static bool
577 simplifyRelocatesOffABase(IntrinsicInst *RelocatedBase,
578                           const SmallVectorImpl<IntrinsicInst *> &Targets) {
579   bool MadeChange = false;
580   for (auto &ToReplace : Targets) {
581     GCRelocateOperands MasterRelocate(RelocatedBase);
582     GCRelocateOperands ThisRelocate(ToReplace);
583
584     assert(ThisRelocate.getBasePtrIndex() == MasterRelocate.getBasePtrIndex() &&
585            "Not relocating a derived object of the original base object");
586     if (ThisRelocate.getBasePtrIndex() == ThisRelocate.getDerivedPtrIndex()) {
587       // A duplicate relocate call. TODO: coalesce duplicates.
588       continue;
589     }
590
591     Value *Base = ThisRelocate.getBasePtr();
592     auto Derived = dyn_cast<GetElementPtrInst>(ThisRelocate.getDerivedPtr());
593     if (!Derived || Derived->getPointerOperand() != Base)
594       continue;
595
596     SmallVector<Value *, 2> OffsetV;
597     if (!getGEPSmallConstantIntOffsetV(Derived, OffsetV))
598       continue;
599
600     // Create a Builder and replace the target callsite with a gep
601     assert(RelocatedBase->getNextNode() && "Should always have one since it's not a terminator");
602
603     // Insert after RelocatedBase
604     IRBuilder<> Builder(RelocatedBase->getNextNode());
605     Builder.SetCurrentDebugLocation(ToReplace->getDebugLoc());
606
607     // If gc_relocate does not match the actual type, cast it to the right type.
608     // In theory, there must be a bitcast after gc_relocate if the type does not
609     // match, and we should reuse it to get the derived pointer. But it could be
610     // cases like this:
611     // bb1:
612     //  ...
613     //  %g1 = call coldcc i8 addrspace(1)* @llvm.experimental.gc.relocate.p1i8(...)
614     //  br label %merge
615     //
616     // bb2:
617     //  ...
618     //  %g2 = call coldcc i8 addrspace(1)* @llvm.experimental.gc.relocate.p1i8(...)
619     //  br label %merge
620     //
621     // merge:
622     //  %p1 = phi i8 addrspace(1)* [ %g1, %bb1 ], [ %g2, %bb2 ]
623     //  %cast = bitcast i8 addrspace(1)* %p1 in to i32 addrspace(1)*
624     //
625     // In this case, we can not find the bitcast any more. So we insert a new bitcast
626     // no matter there is already one or not. In this way, we can handle all cases, and
627     // the extra bitcast should be optimized away in later passes.
628     Instruction *ActualRelocatedBase = RelocatedBase;
629     if (RelocatedBase->getType() != Base->getType()) {
630       ActualRelocatedBase =
631           cast<Instruction>(Builder.CreateBitCast(RelocatedBase, Base->getType()));
632     }
633     Value *Replacement = Builder.CreateGEP(
634         Derived->getSourceElementType(), ActualRelocatedBase, makeArrayRef(OffsetV));
635     Instruction *ReplacementInst = cast<Instruction>(Replacement);
636     Replacement->takeName(ToReplace);
637     // If the newly generated derived pointer's type does not match the original derived
638     // pointer's type, cast the new derived pointer to match it. Same reasoning as above.
639     Instruction *ActualReplacement = ReplacementInst;
640     if (ReplacementInst->getType() != ToReplace->getType()) {
641       ActualReplacement =
642           cast<Instruction>(Builder.CreateBitCast(ReplacementInst, ToReplace->getType()));
643     }
644     ToReplace->replaceAllUsesWith(ActualReplacement);
645     ToReplace->eraseFromParent();
646
647     MadeChange = true;
648   }
649   return MadeChange;
650 }
651
652 // Turns this:
653 //
654 // %base = ...
655 // %ptr = gep %base + 15
656 // %tok = statepoint (%fun, i32 0, i32 0, i32 0, %base, %ptr)
657 // %base' = relocate(%tok, i32 4, i32 4)
658 // %ptr' = relocate(%tok, i32 4, i32 5)
659 // %val = load %ptr'
660 //
661 // into this:
662 //
663 // %base = ...
664 // %ptr = gep %base + 15
665 // %tok = statepoint (%fun, i32 0, i32 0, i32 0, %base, %ptr)
666 // %base' = gc.relocate(%tok, i32 4, i32 4)
667 // %ptr' = gep %base' + 15
668 // %val = load %ptr'
669 bool CodeGenPrepare::simplifyOffsetableRelocate(Instruction &I) {
670   bool MadeChange = false;
671   SmallVector<User *, 2> AllRelocateCalls;
672
673   for (auto *U : I.users())
674     if (isGCRelocate(dyn_cast<Instruction>(U)))
675       // Collect all the relocate calls associated with a statepoint
676       AllRelocateCalls.push_back(U);
677
678   // We need atleast one base pointer relocation + one derived pointer
679   // relocation to mangle
680   if (AllRelocateCalls.size() < 2)
681     return false;
682
683   // RelocateInstMap is a mapping from the base relocate instruction to the
684   // corresponding derived relocate instructions
685   DenseMap<IntrinsicInst *, SmallVector<IntrinsicInst *, 2>> RelocateInstMap;
686   computeBaseDerivedRelocateMap(AllRelocateCalls, RelocateInstMap);
687   if (RelocateInstMap.empty())
688     return false;
689
690   for (auto &Item : RelocateInstMap)
691     // Item.first is the RelocatedBase to offset against
692     // Item.second is the vector of Targets to replace
693     MadeChange = simplifyRelocatesOffABase(Item.first, Item.second);
694   return MadeChange;
695 }
696
697 /// SinkCast - Sink the specified cast instruction into its user blocks
698 static bool SinkCast(CastInst *CI) {
699   BasicBlock *DefBB = CI->getParent();
700
701   /// InsertedCasts - Only insert a cast in each block once.
702   DenseMap<BasicBlock*, CastInst*> InsertedCasts;
703
704   bool MadeChange = false;
705   for (Value::user_iterator UI = CI->user_begin(), E = CI->user_end();
706        UI != E; ) {
707     Use &TheUse = UI.getUse();
708     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
709
710     // Figure out which BB this cast is used in.  For PHI's this is the
711     // appropriate predecessor block.
712     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
713     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
714       UserBB = PN->getIncomingBlock(TheUse);
715     }
716
717     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
718     ++UI;
719
720     // If this user is in the same block as the cast, don't change the cast.
721     if (UserBB == DefBB) continue;
722
723     // If we have already inserted a cast into this block, use it.
724     CastInst *&InsertedCast = InsertedCasts[UserBB];
725
726     if (!InsertedCast) {
727       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
728       assert(InsertPt != UserBB->end());
729       InsertedCast = CastInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getOperand(0),
730                                       CI->getType(), "", &*InsertPt);
731     }
732
733     // Replace a use of the cast with a use of the new cast.
734     TheUse = InsertedCast;
735     MadeChange = true;
736     ++NumCastUses;
737   }
738
739   // If we removed all uses, nuke the cast.
740   if (CI->use_empty()) {
741     CI->eraseFromParent();
742     MadeChange = true;
743   }
744
745   return MadeChange;
746 }
747
748 /// If the specified cast instruction is a noop copy (e.g. it's casting from
749 /// one pointer type to another, i32->i8 on PPC), sink it into user blocks to
750 /// reduce the number of virtual registers that must be created and coalesced.
751 ///
752 /// Return true if any changes are made.
753 ///
754 static bool OptimizeNoopCopyExpression(CastInst *CI, const TargetLowering &TLI,
755                                        const DataLayout &DL) {
756   // If this is a noop copy,
757   EVT SrcVT = TLI.getValueType(DL, CI->getOperand(0)->getType());
758   EVT DstVT = TLI.getValueType(DL, CI->getType());
759
760   // This is an fp<->int conversion?
761   if (SrcVT.isInteger() != DstVT.isInteger())
762     return false;
763
764   // If this is an extension, it will be a zero or sign extension, which
765   // isn't a noop.
766   if (SrcVT.bitsLT(DstVT)) return false;
767
768   // If these values will be promoted, find out what they will be promoted
769   // to.  This helps us consider truncates on PPC as noop copies when they
770   // are.
771   if (TLI.getTypeAction(CI->getContext(), SrcVT) ==
772       TargetLowering::TypePromoteInteger)
773     SrcVT = TLI.getTypeToTransformTo(CI->getContext(), SrcVT);
774   if (TLI.getTypeAction(CI->getContext(), DstVT) ==
775       TargetLowering::TypePromoteInteger)
776     DstVT = TLI.getTypeToTransformTo(CI->getContext(), DstVT);
777
778   // If, after promotion, these are the same types, this is a noop copy.
779   if (SrcVT != DstVT)
780     return false;
781
782   return SinkCast(CI);
783 }
784
785 /// Try to combine CI into a call to the llvm.uadd.with.overflow intrinsic if
786 /// possible.
787 ///
788 /// Return true if any changes were made.
789 static bool CombineUAddWithOverflow(CmpInst *CI) {
790   Value *A, *B;
791   Instruction *AddI;
792   if (!match(CI,
793              m_UAddWithOverflow(m_Value(A), m_Value(B), m_Instruction(AddI))))
794     return false;
795
796   Type *Ty = AddI->getType();
797   if (!isa<IntegerType>(Ty))
798     return false;
799
800   // We don't want to move around uses of condition values this late, so we we
801   // check if it is legal to create the call to the intrinsic in the basic
802   // block containing the icmp:
803
804   if (AddI->getParent() != CI->getParent() && !AddI->hasOneUse())
805     return false;
806
807 #ifndef NDEBUG
808   // Someday m_UAddWithOverflow may get smarter, but this is a safe assumption
809   // for now:
810   if (AddI->hasOneUse())
811     assert(*AddI->user_begin() == CI && "expected!");
812 #endif
813
814   Module *M = CI->getParent()->getParent()->getParent();
815   Value *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::uadd_with_overflow, Ty);
816
817   auto *InsertPt = AddI->hasOneUse() ? CI : AddI;
818
819   auto *UAddWithOverflow =
820       CallInst::Create(F, {A, B}, "uadd.overflow", InsertPt);
821   auto *UAdd = ExtractValueInst::Create(UAddWithOverflow, 0, "uadd", InsertPt);
822   auto *Overflow =
823       ExtractValueInst::Create(UAddWithOverflow, 1, "overflow", InsertPt);
824
825   CI->replaceAllUsesWith(Overflow);
826   AddI->replaceAllUsesWith(UAdd);
827   CI->eraseFromParent();
828   AddI->eraseFromParent();
829   return true;
830 }
831
832 /// Sink the given CmpInst into user blocks to reduce the number of virtual
833 /// registers that must be created and coalesced. This is a clear win except on
834 /// targets with multiple condition code registers (PowerPC), where it might
835 /// lose; some adjustment may be wanted there.
836 ///
837 /// Return true if any changes are made.
838 static bool SinkCmpExpression(CmpInst *CI) {
839   BasicBlock *DefBB = CI->getParent();
840
841   /// Only insert a cmp in each block once.
842   DenseMap<BasicBlock*, CmpInst*> InsertedCmps;
843
844   bool MadeChange = false;
845   for (Value::user_iterator UI = CI->user_begin(), E = CI->user_end();
846        UI != E; ) {
847     Use &TheUse = UI.getUse();
848     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
849
850     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
851     ++UI;
852
853     // Don't bother for PHI nodes.
854     if (isa<PHINode>(User))
855       continue;
856
857     // Figure out which BB this cmp is used in.
858     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
859
860     // If this user is in the same block as the cmp, don't change the cmp.
861     if (UserBB == DefBB) continue;
862
863     // If we have already inserted a cmp into this block, use it.
864     CmpInst *&InsertedCmp = InsertedCmps[UserBB];
865
866     if (!InsertedCmp) {
867       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
868       assert(InsertPt != UserBB->end());
869       InsertedCmp =
870           CmpInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(),
871                           CI->getOperand(0), CI->getOperand(1), "", &*InsertPt);
872     }
873
874     // Replace a use of the cmp with a use of the new cmp.
875     TheUse = InsertedCmp;
876     MadeChange = true;
877     ++NumCmpUses;
878   }
879
880   // If we removed all uses, nuke the cmp.
881   if (CI->use_empty()) {
882     CI->eraseFromParent();
883     MadeChange = true;
884   }
885
886   return MadeChange;
887 }
888
889 static bool OptimizeCmpExpression(CmpInst *CI) {
890   if (SinkCmpExpression(CI))
891     return true;
892
893   if (CombineUAddWithOverflow(CI))
894     return true;
895
896   return false;
897 }
898
899 /// Check if the candidates could be combined with a shift instruction, which
900 /// includes:
901 /// 1. Truncate instruction
902 /// 2. And instruction and the imm is a mask of the low bits:
903 /// imm & (imm+1) == 0
904 static bool isExtractBitsCandidateUse(Instruction *User) {
905   if (!isa<TruncInst>(User)) {
906     if (User->getOpcode() != Instruction::And ||
907         !isa<ConstantInt>(User->getOperand(1)))
908       return false;
909
910     const APInt &Cimm = cast<ConstantInt>(User->getOperand(1))->getValue();
911
912     if ((Cimm & (Cimm + 1)).getBoolValue())
913       return false;
914   }
915   return true;
916 }
917
918 /// Sink both shift and truncate instruction to the use of truncate's BB.
919 static bool
920 SinkShiftAndTruncate(BinaryOperator *ShiftI, Instruction *User, ConstantInt *CI,
921                      DenseMap<BasicBlock *, BinaryOperator *> &InsertedShifts,
922                      const TargetLowering &TLI, const DataLayout &DL) {
923   BasicBlock *UserBB = User->getParent();
924   DenseMap<BasicBlock *, CastInst *> InsertedTruncs;
925   TruncInst *TruncI = dyn_cast<TruncInst>(User);
926   bool MadeChange = false;
927
928   for (Value::user_iterator TruncUI = TruncI->user_begin(),
929                             TruncE = TruncI->user_end();
930        TruncUI != TruncE;) {
931
932     Use &TruncTheUse = TruncUI.getUse();
933     Instruction *TruncUser = cast<Instruction>(*TruncUI);
934     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
935
936     ++TruncUI;
937
938     int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(TruncUser->getOpcode());
939     if (!ISDOpcode)
940       continue;
941
942     // If the use is actually a legal node, there will not be an
943     // implicit truncate.
944     // FIXME: always querying the result type is just an
945     // approximation; some nodes' legality is determined by the
946     // operand or other means. There's no good way to find out though.
947     if (TLI.isOperationLegalOrCustom(
948             ISDOpcode, TLI.getValueType(DL, TruncUser->getType(), true)))
949       continue;
950
951     // Don't bother for PHI nodes.
952     if (isa<PHINode>(TruncUser))
953       continue;
954
955     BasicBlock *TruncUserBB = TruncUser->getParent();
956
957     if (UserBB == TruncUserBB)
958       continue;
959
960     BinaryOperator *&InsertedShift = InsertedShifts[TruncUserBB];
961     CastInst *&InsertedTrunc = InsertedTruncs[TruncUserBB];
962
963     if (!InsertedShift && !InsertedTrunc) {
964       BasicBlock::iterator InsertPt = TruncUserBB->getFirstInsertionPt();
965       assert(InsertPt != TruncUserBB->end());
966       // Sink the shift
967       if (ShiftI->getOpcode() == Instruction::AShr)
968         InsertedShift = BinaryOperator::CreateAShr(ShiftI->getOperand(0), CI,
969                                                    "", &*InsertPt);
970       else
971         InsertedShift = BinaryOperator::CreateLShr(ShiftI->getOperand(0), CI,
972                                                    "", &*InsertPt);
973
974       // Sink the trunc
975       BasicBlock::iterator TruncInsertPt = TruncUserBB->getFirstInsertionPt();
976       TruncInsertPt++;
977       assert(TruncInsertPt != TruncUserBB->end());
978
979       InsertedTrunc = CastInst::Create(TruncI->getOpcode(), InsertedShift,
980                                        TruncI->getType(), "", &*TruncInsertPt);
981
982       MadeChange = true;
983
984       TruncTheUse = InsertedTrunc;
985     }
986   }
987   return MadeChange;
988 }
989
990 /// Sink the shift *right* instruction into user blocks if the uses could
991 /// potentially be combined with this shift instruction and generate BitExtract
992 /// instruction. It will only be applied if the architecture supports BitExtract
993 /// instruction. Here is an example:
994 /// BB1:
995 ///   %x.extract.shift = lshr i64 %arg1, 32
996 /// BB2:
997 ///   %x.extract.trunc = trunc i64 %x.extract.shift to i16
998 /// ==>
999 ///
1000 /// BB2:
1001 ///   %x.extract.shift.1 = lshr i64 %arg1, 32
1002 ///   %x.extract.trunc = trunc i64 %x.extract.shift.1 to i16
1003 ///
1004 /// CodeGen will recoginze the pattern in BB2 and generate BitExtract
1005 /// instruction.
1006 /// Return true if any changes are made.
1007 static bool OptimizeExtractBits(BinaryOperator *ShiftI, ConstantInt *CI,
1008                                 const TargetLowering &TLI,
1009                                 const DataLayout &DL) {
1010   BasicBlock *DefBB = ShiftI->getParent();
1011
1012   /// Only insert instructions in each block once.
1013   DenseMap<BasicBlock *, BinaryOperator *> InsertedShifts;
1014
1015   bool shiftIsLegal = TLI.isTypeLegal(TLI.getValueType(DL, ShiftI->getType()));
1016
1017   bool MadeChange = false;
1018   for (Value::user_iterator UI = ShiftI->user_begin(), E = ShiftI->user_end();
1019        UI != E;) {
1020     Use &TheUse = UI.getUse();
1021     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1022     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
1023     ++UI;
1024
1025     // Don't bother for PHI nodes.
1026     if (isa<PHINode>(User))
1027       continue;
1028
1029     if (!isExtractBitsCandidateUse(User))
1030       continue;
1031
1032     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
1033
1034     if (UserBB == DefBB) {
1035       // If the shift and truncate instruction are in the same BB. The use of
1036       // the truncate(TruncUse) may still introduce another truncate if not
1037       // legal. In this case, we would like to sink both shift and truncate
1038       // instruction to the BB of TruncUse.
1039       // for example:
1040       // BB1:
1041       // i64 shift.result = lshr i64 opnd, imm
1042       // trunc.result = trunc shift.result to i16
1043       //
1044       // BB2:
1045       //   ----> We will have an implicit truncate here if the architecture does
1046       //   not have i16 compare.
1047       // cmp i16 trunc.result, opnd2
1048       //
1049       if (isa<TruncInst>(User) && shiftIsLegal
1050           // If the type of the truncate is legal, no trucate will be
1051           // introduced in other basic blocks.
1052           &&
1053           (!TLI.isTypeLegal(TLI.getValueType(DL, User->getType()))))
1054         MadeChange =
1055             SinkShiftAndTruncate(ShiftI, User, CI, InsertedShifts, TLI, DL);
1056
1057       continue;
1058     }
1059     // If we have already inserted a shift into this block, use it.
1060     BinaryOperator *&InsertedShift = InsertedShifts[UserBB];
1061
1062     if (!InsertedShift) {
1063       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
1064       assert(InsertPt != UserBB->end());
1065
1066       if (ShiftI->getOpcode() == Instruction::AShr)
1067         InsertedShift = BinaryOperator::CreateAShr(ShiftI->getOperand(0), CI,
1068                                                    "", &*InsertPt);
1069       else
1070         InsertedShift = BinaryOperator::CreateLShr(ShiftI->getOperand(0), CI,
1071                                                    "", &*InsertPt);
1072
1073       MadeChange = true;
1074     }
1075
1076     // Replace a use of the shift with a use of the new shift.
1077     TheUse = InsertedShift;
1078   }
1079
1080   // If we removed all uses, nuke the shift.
1081   if (ShiftI->use_empty())
1082     ShiftI->eraseFromParent();
1083
1084   return MadeChange;
1085 }
1086
1087 // Translate a masked load intrinsic like
1088 // <16 x i32 > @llvm.masked.load( <16 x i32>* %addr, i32 align,
1089 //                               <16 x i1> %mask, <16 x i32> %passthru)
1090 // to a chain of basic blocks, with loading element one-by-one if
1091 // the appropriate mask bit is set
1092 // 
1093 //  %1 = bitcast i8* %addr to i32*
1094 //  %2 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 0
1095 //  %3 = icmp eq i1 %2, true
1096 //  br i1 %3, label %cond.load, label %else
1097 //
1098 //cond.load:                                        ; preds = %0
1099 //  %4 = getelementptr i32* %1, i32 0
1100 //  %5 = load i32* %4
1101 //  %6 = insertelement <16 x i32> undef, i32 %5, i32 0
1102 //  br label %else
1103 //
1104 //else:                                             ; preds = %0, %cond.load
1105 //  %res.phi.else = phi <16 x i32> [ %6, %cond.load ], [ undef, %0 ]
1106 //  %7 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 1
1107 //  %8 = icmp eq i1 %7, true
1108 //  br i1 %8, label %cond.load1, label %else2
1109 //
1110 //cond.load1:                                       ; preds = %else
1111 //  %9 = getelementptr i32* %1, i32 1
1112 //  %10 = load i32* %9
1113 //  %11 = insertelement <16 x i32> %res.phi.else, i32 %10, i32 1
1114 //  br label %else2
1115 //
1116 //else2:                                            ; preds = %else, %cond.load1
1117 //  %res.phi.else3 = phi <16 x i32> [ %11, %cond.load1 ], [ %res.phi.else, %else ]
1118 //  %12 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 2
1119 //  %13 = icmp eq i1 %12, true
1120 //  br i1 %13, label %cond.load4, label %else5
1121 //
1122 static void ScalarizeMaskedLoad(CallInst *CI) {
1123   Value *Ptr  = CI->getArgOperand(0);
1124   Value *Alignment = CI->getArgOperand(1);
1125   Value *Mask = CI->getArgOperand(2);
1126   Value *Src0 = CI->getArgOperand(3);
1127
1128   unsigned AlignVal = cast<ConstantInt>(Alignment)->getZExtValue();
1129   VectorType *VecType = dyn_cast<VectorType>(CI->getType());
1130   assert(VecType && "Unexpected return type of masked load intrinsic");
1131
1132   Type *EltTy = CI->getType()->getVectorElementType();
1133
1134   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
1135   Instruction *InsertPt = CI;
1136   BasicBlock *IfBlock = CI->getParent();
1137   BasicBlock *CondBlock = nullptr;
1138   BasicBlock *PrevIfBlock = CI->getParent();
1139
1140   Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1141   Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
1142
1143   // Short-cut if the mask is all-true.
1144   bool IsAllOnesMask = isa<Constant>(Mask) &&
1145     cast<Constant>(Mask)->isAllOnesValue();
1146
1147   if (IsAllOnesMask) {
1148     Value *NewI = Builder.CreateAlignedLoad(Ptr, AlignVal);
1149     CI->replaceAllUsesWith(NewI);
1150     CI->eraseFromParent();
1151     return;
1152   }
1153
1154   // Adjust alignment for the scalar instruction.
1155   AlignVal = std::min(AlignVal, VecType->getScalarSizeInBits()/8);
1156   // Bitcast %addr fron i8* to EltTy*
1157   Type *NewPtrType =
1158     EltTy->getPointerTo(cast<PointerType>(Ptr->getType())->getAddressSpace());
1159   Value *FirstEltPtr = Builder.CreateBitCast(Ptr, NewPtrType);
1160   unsigned VectorWidth = VecType->getNumElements();
1161
1162   Value *UndefVal = UndefValue::get(VecType);
1163
1164   // The result vector
1165   Value *VResult = UndefVal;
1166
1167   if (isa<ConstantVector>(Mask)) {
1168     for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
1169       if (cast<ConstantVector>(Mask)->getOperand(Idx)->isNullValue())
1170           continue;
1171       Value *Gep =
1172           Builder.CreateInBoundsGEP(EltTy, FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
1173       LoadInst* Load = Builder.CreateAlignedLoad(Gep, AlignVal);
1174       VResult = Builder.CreateInsertElement(VResult, Load,
1175                                             Builder.getInt32(Idx));
1176     }
1177     Value *NewI = Builder.CreateSelect(Mask, VResult, Src0);
1178     CI->replaceAllUsesWith(NewI);
1179     CI->eraseFromParent();
1180     return;
1181   }
1182
1183   PHINode *Phi = nullptr;
1184   Value *PrevPhi = UndefVal;
1185
1186   for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
1187
1188     // Fill the "else" block, created in the previous iteration
1189     //
1190     //  %res.phi.else3 = phi <16 x i32> [ %11, %cond.load1 ], [ %res.phi.else, %else ]
1191     //  %mask_1 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 Idx
1192     //  %to_load = icmp eq i1 %mask_1, true
1193     //  br i1 %to_load, label %cond.load, label %else
1194     //
1195     if (Idx > 0) {
1196       Phi = Builder.CreatePHI(VecType, 2, "res.phi.else");
1197       Phi->addIncoming(VResult, CondBlock);
1198       Phi->addIncoming(PrevPhi, PrevIfBlock);
1199       PrevPhi = Phi;
1200       VResult = Phi;
1201     }
1202
1203     Value *Predicate = Builder.CreateExtractElement(Mask, Builder.getInt32(Idx));
1204     Value *Cmp = Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, Predicate,
1205                                     ConstantInt::get(Predicate->getType(), 1));
1206
1207     // Create "cond" block
1208     //
1209     //  %EltAddr = getelementptr i32* %1, i32 0
1210     //  %Elt = load i32* %EltAddr
1211     //  VResult = insertelement <16 x i32> VResult, i32 %Elt, i32 Idx
1212     //
1213     CondBlock = IfBlock->splitBasicBlock(InsertPt->getIterator(), "cond.load");
1214     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1215
1216     Value *Gep =
1217         Builder.CreateInBoundsGEP(EltTy, FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
1218     LoadInst* Load = Builder.CreateAlignedLoad(Gep, AlignVal);
1219     VResult = Builder.CreateInsertElement(VResult, Load, Builder.getInt32(Idx));
1220
1221     // Create "else" block, fill it in the next iteration
1222     BasicBlock *NewIfBlock =
1223         CondBlock->splitBasicBlock(InsertPt->getIterator(), "else");
1224     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1225     Instruction *OldBr = IfBlock->getTerminator();
1226     BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp, OldBr);
1227     OldBr->eraseFromParent();
1228     PrevIfBlock = IfBlock;
1229     IfBlock = NewIfBlock;
1230   }
1231
1232   Phi = Builder.CreatePHI(VecType, 2, "res.phi.select");
1233   Phi->addIncoming(VResult, CondBlock);
1234   Phi->addIncoming(PrevPhi, PrevIfBlock);
1235   Value *NewI = Builder.CreateSelect(Mask, Phi, Src0);
1236   CI->replaceAllUsesWith(NewI);
1237   CI->eraseFromParent();
1238 }
1239
1240 // Translate a masked store intrinsic, like
1241 // void @llvm.masked.store(<16 x i32> %src, <16 x i32>* %addr, i32 align,
1242 //                               <16 x i1> %mask)
1243 // to a chain of basic blocks, that stores element one-by-one if
1244 // the appropriate mask bit is set
1245 //
1246 //   %1 = bitcast i8* %addr to i32*
1247 //   %2 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 0
1248 //   %3 = icmp eq i1 %2, true
1249 //   br i1 %3, label %cond.store, label %else
1250 //
1251 // cond.store:                                       ; preds = %0
1252 //   %4 = extractelement <16 x i32> %val, i32 0
1253 //   %5 = getelementptr i32* %1, i32 0
1254 //   store i32 %4, i32* %5
1255 //   br label %else
1256 // 
1257 // else:                                             ; preds = %0, %cond.store
1258 //   %6 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 1
1259 //   %7 = icmp eq i1 %6, true
1260 //   br i1 %7, label %cond.store1, label %else2
1261 // 
1262 // cond.store1:                                      ; preds = %else
1263 //   %8 = extractelement <16 x i32> %val, i32 1
1264 //   %9 = getelementptr i32* %1, i32 1
1265 //   store i32 %8, i32* %9
1266 //   br label %else2
1267 //   . . .
1268 static void ScalarizeMaskedStore(CallInst *CI) {
1269   Value *Src = CI->getArgOperand(0);
1270   Value *Ptr  = CI->getArgOperand(1);
1271   Value *Alignment = CI->getArgOperand(2);
1272   Value *Mask = CI->getArgOperand(3);
1273
1274   unsigned AlignVal = cast<ConstantInt>(Alignment)->getZExtValue();
1275   VectorType *VecType = dyn_cast<VectorType>(Src->getType());
1276   assert(VecType && "Unexpected data type in masked store intrinsic");
1277
1278   Type *EltTy = VecType->getElementType();
1279
1280   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
1281   Instruction *InsertPt = CI;
1282   BasicBlock *IfBlock = CI->getParent();
1283   Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1284   Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
1285
1286   // Short-cut if the mask is all-true.
1287   bool IsAllOnesMask = isa<Constant>(Mask) &&
1288     cast<Constant>(Mask)->isAllOnesValue();
1289
1290   if (IsAllOnesMask) {
1291     Builder.CreateAlignedStore(Src, Ptr, AlignVal);
1292     CI->eraseFromParent();
1293     return;
1294   }
1295
1296   // Adjust alignment for the scalar instruction.
1297   AlignVal = std::max(AlignVal, VecType->getScalarSizeInBits()/8);
1298   // Bitcast %addr fron i8* to EltTy*
1299   Type *NewPtrType =
1300     EltTy->getPointerTo(cast<PointerType>(Ptr->getType())->getAddressSpace());
1301   Value *FirstEltPtr = Builder.CreateBitCast(Ptr, NewPtrType);
1302   unsigned VectorWidth = VecType->getNumElements();
1303
1304   if (isa<ConstantVector>(Mask)) {
1305     for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
1306       if (cast<ConstantVector>(Mask)->getOperand(Idx)->isNullValue())
1307           continue;
1308       Value *OneElt = Builder.CreateExtractElement(Src, Builder.getInt32(Idx));
1309       Value *Gep =
1310           Builder.CreateInBoundsGEP(EltTy, FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
1311       Builder.CreateAlignedStore(OneElt, Gep, AlignVal);
1312     }
1313     CI->eraseFromParent();
1314     return;
1315   }
1316
1317   for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
1318
1319     // Fill the "else" block, created in the previous iteration
1320     //
1321     //  %mask_1 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 Idx
1322     //  %to_store = icmp eq i1 %mask_1, true
1323     //  br i1 %to_store, label %cond.store, label %else
1324     //
1325     Value *Predicate = Builder.CreateExtractElement(Mask, Builder.getInt32(Idx));
1326     Value *Cmp = Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, Predicate,
1327                                     ConstantInt::get(Predicate->getType(), 1));
1328
1329     // Create "cond" block
1330     //
1331     //  %OneElt = extractelement <16 x i32> %Src, i32 Idx
1332     //  %EltAddr = getelementptr i32* %1, i32 0
1333     //  %store i32 %OneElt, i32* %EltAddr
1334     //
1335     BasicBlock *CondBlock =
1336         IfBlock->splitBasicBlock(InsertPt->getIterator(), "cond.store");
1337     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1338
1339     Value *OneElt = Builder.CreateExtractElement(Src, Builder.getInt32(Idx));
1340     Value *Gep =
1341         Builder.CreateInBoundsGEP(EltTy, FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
1342     Builder.CreateAlignedStore(OneElt, Gep, AlignVal);
1343
1344     // Create "else" block, fill it in the next iteration
1345     BasicBlock *NewIfBlock =
1346         CondBlock->splitBasicBlock(InsertPt->getIterator(), "else");
1347     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1348     Instruction *OldBr = IfBlock->getTerminator();
1349     BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp, OldBr);
1350     OldBr->eraseFromParent();
1351     IfBlock = NewIfBlock;
1352   }
1353   CI->eraseFromParent();
1354 }
1355
1356 bool CodeGenPrepare::optimizeCallInst(CallInst *CI, bool& ModifiedDT) {
1357   BasicBlock *BB = CI->getParent();
1358
1359   // Lower inline assembly if we can.
1360   // If we found an inline asm expession, and if the target knows how to
1361   // lower it to normal LLVM code, do so now.
1362   if (TLI && isa<InlineAsm>(CI->getCalledValue())) {
1363     if (TLI->ExpandInlineAsm(CI)) {
1364       // Avoid invalidating the iterator.
1365       CurInstIterator = BB->begin();
1366       // Avoid processing instructions out of order, which could cause
1367       // reuse before a value is defined.
1368       SunkAddrs.clear();
1369       return true;
1370     }
1371     // Sink address computing for memory operands into the block.
1372     if (optimizeInlineAsmInst(CI))
1373       return true;
1374   }
1375
1376   // Align the pointer arguments to this call if the target thinks it's a good
1377   // idea
1378   unsigned MinSize, PrefAlign;
1379   if (TLI && TLI->shouldAlignPointerArgs(CI, MinSize, PrefAlign)) {
1380     for (auto &Arg : CI->arg_operands()) {
1381       // We want to align both objects whose address is used directly and
1382       // objects whose address is used in casts and GEPs, though it only makes
1383       // sense for GEPs if the offset is a multiple of the desired alignment and
1384       // if size - offset meets the size threshold.
1385       if (!Arg->getType()->isPointerTy())
1386         continue;
1387       APInt Offset(DL->getPointerSizeInBits(
1388                        cast<PointerType>(Arg->getType())->getAddressSpace()),
1389                    0);
1390       Value *Val = Arg->stripAndAccumulateInBoundsConstantOffsets(*DL, Offset);
1391       uint64_t Offset2 = Offset.getLimitedValue();
1392       if ((Offset2 & (PrefAlign-1)) != 0)
1393         continue;
1394       AllocaInst *AI;
1395       if ((AI = dyn_cast<AllocaInst>(Val)) && AI->getAlignment() < PrefAlign &&
1396           DL->getTypeAllocSize(AI->getAllocatedType()) >= MinSize + Offset2)
1397         AI->setAlignment(PrefAlign);
1398       // Global variables can only be aligned if they are defined in this
1399       // object (i.e. they are uniquely initialized in this object), and
1400       // over-aligning global variables that have an explicit section is
1401       // forbidden.
1402       GlobalVariable *GV;
1403       if ((GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Val)) && GV->hasUniqueInitializer() &&
1404           !GV->hasSection() && GV->getAlignment() < PrefAlign &&
1405           DL->getTypeAllocSize(GV->getType()->getElementType()) >=
1406               MinSize + Offset2)
1407         GV->setAlignment(PrefAlign);
1408     }
1409     // If this is a memcpy (or similar) then we may be able to improve the
1410     // alignment
1411     if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(CI)) {
1412       unsigned Align = getKnownAlignment(MI->getDest(), *DL);
1413       if (MemTransferInst *MTI = dyn_cast<MemTransferInst>(MI))
1414         Align = std::min(Align, getKnownAlignment(MTI->getSource(), *DL));
1415       if (Align > MI->getAlignment())
1416         MI->setAlignment(ConstantInt::get(MI->getAlignmentType(), Align));
1417     }
1418   }
1419
1420   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CI);
1421   if (II) {
1422     switch (II->getIntrinsicID()) {
1423     default: break;
1424     case Intrinsic::objectsize: {
1425       // Lower all uses of llvm.objectsize.*
1426       bool Min = (cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1))->getZExtValue() == 1);
1427       Type *ReturnTy = CI->getType();
1428       Constant *RetVal = ConstantInt::get(ReturnTy, Min ? 0 : -1ULL);
1429
1430       // Substituting this can cause recursive simplifications, which can
1431       // invalidate our iterator.  Use a WeakVH to hold onto it in case this
1432       // happens.
1433       WeakVH IterHandle(&*CurInstIterator);
1434
1435       replaceAndRecursivelySimplify(CI, RetVal,
1436                                     TLInfo, nullptr);
1437
1438       // If the iterator instruction was recursively deleted, start over at the
1439       // start of the block.
1440       if (IterHandle != CurInstIterator.getNodePtrUnchecked()) {
1441         CurInstIterator = BB->begin();
1442         SunkAddrs.clear();
1443       }
1444       return true;
1445     }
1446     case Intrinsic::masked_load: {
1447       // Scalarize unsupported vector masked load
1448       if (!TTI->isLegalMaskedLoad(CI->getType())) {
1449         ScalarizeMaskedLoad(CI);
1450         ModifiedDT = true;
1451         return true;
1452       }
1453       return false;
1454     }
1455     case Intrinsic::masked_store: {
1456       if (!TTI->isLegalMaskedStore(CI->getArgOperand(0)->getType())) {
1457         ScalarizeMaskedStore(CI);
1458         ModifiedDT = true;
1459         return true;
1460       }
1461       return false;
1462     }
1463     case Intrinsic::aarch64_stlxr:
1464     case Intrinsic::aarch64_stxr: {
1465       ZExtInst *ExtVal = dyn_cast<ZExtInst>(CI->getArgOperand(0));
1466       if (!ExtVal || !ExtVal->hasOneUse() ||
1467           ExtVal->getParent() == CI->getParent())
1468         return false;
1469       // Sink a zext feeding stlxr/stxr before it, so it can be folded into it.
1470       ExtVal->moveBefore(CI);
1471       // Mark this instruction as "inserted by CGP", so that other
1472       // optimizations don't touch it.
1473       InsertedInsts.insert(ExtVal);
1474       return true;
1475     }
1476     case Intrinsic::invariant_group_barrier:
1477       II->replaceAllUsesWith(II->getArgOperand(0));
1478       II->eraseFromParent();
1479       return true;
1480     }
1481
1482     if (TLI) {
1483       // Unknown address space.
1484       // TODO: Target hook to pick which address space the intrinsic cares
1485       // about?
1486       unsigned AddrSpace = ~0u;
1487       SmallVector<Value*, 2> PtrOps;
1488       Type *AccessTy;
1489       if (TLI->GetAddrModeArguments(II, PtrOps, AccessTy, AddrSpace))
1490         while (!PtrOps.empty())
1491           if (optimizeMemoryInst(II, PtrOps.pop_back_val(), AccessTy, AddrSpace))
1492             return true;
1493     }
1494   }
1495
1496   // From here on out we're working with named functions.
1497   if (!CI->getCalledFunction()) return false;
1498
1499   // Lower all default uses of _chk calls.  This is very similar
1500   // to what InstCombineCalls does, but here we are only lowering calls
1501   // to fortified library functions (e.g. __memcpy_chk) that have the default
1502   // "don't know" as the objectsize.  Anything else should be left alone.
1503   FortifiedLibCallSimplifier Simplifier(TLInfo, true);
1504   if (Value *V = Simplifier.optimizeCall(CI)) {
1505     CI->replaceAllUsesWith(V);
1506     CI->eraseFromParent();
1507     return true;
1508   }
1509   return false;
1510 }
1511
1512 /// Look for opportunities to duplicate return instructions to the predecessor
1513 /// to enable tail call optimizations. The case it is currently looking for is:
1514 /// @code
1515 /// bb0:
1516 ///   %tmp0 = tail call i32 @f0()
1517 ///   br label %return
1518 /// bb1:
1519 ///   %tmp1 = tail call i32 @f1()
1520 ///   br label %return
1521 /// bb2:
1522 ///   %tmp2 = tail call i32 @f2()
1523 ///   br label %return
1524 /// return:
1525 ///   %retval = phi i32 [ %tmp0, %bb0 ], [ %tmp1, %bb1 ], [ %tmp2, %bb2 ]
1526 ///   ret i32 %retval
1527 /// @endcode
1528 ///
1529 /// =>
1530 ///
1531 /// @code
1532 /// bb0:
1533 ///   %tmp0 = tail call i32 @f0()
1534 ///   ret i32 %tmp0
1535 /// bb1:
1536 ///   %tmp1 = tail call i32 @f1()
1537 ///   ret i32 %tmp1
1538 /// bb2:
1539 ///   %tmp2 = tail call i32 @f2()
1540 ///   ret i32 %tmp2
1541 /// @endcode
1542 bool CodeGenPrepare::dupRetToEnableTailCallOpts(BasicBlock *BB) {
1543   if (!TLI)
1544     return false;
1545
1546   ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator());
1547   if (!RI)
1548     return false;
1549
1550   PHINode *PN = nullptr;
1551   BitCastInst *BCI = nullptr;
1552   Value *V = RI->getReturnValue();
1553   if (V) {
1554     BCI = dyn_cast<BitCastInst>(V);
1555     if (BCI)
1556       V = BCI->getOperand(0);
1557
1558     PN = dyn_cast<PHINode>(V);
1559     if (!PN)
1560       return false;
1561   }
1562
1563   if (PN && PN->getParent() != BB)
1564     return false;
1565
1566   // It's not safe to eliminate the sign / zero extension of the return value.
1567   // See llvm::isInTailCallPosition().
1568   const Function *F = BB->getParent();
1569   AttributeSet CallerAttrs = F->getAttributes();
1570   if (CallerAttrs.hasAttribute(AttributeSet::ReturnIndex, Attribute::ZExt) ||
1571       CallerAttrs.hasAttribute(AttributeSet::ReturnIndex, Attribute::SExt))
1572     return false;
1573
1574   // Make sure there are no instructions between the PHI and return, or that the
1575   // return is the first instruction in the block.
1576   if (PN) {
1577     BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
1578     do { ++BI; } while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BI));
1579     if (&*BI == BCI)
1580       // Also skip over the bitcast.
1581       ++BI;
1582     if (&*BI != RI)
1583       return false;
1584   } else {
1585     BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
1586     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BI)) ++BI;
1587     if (&*BI != RI)
1588       return false;
1589   }
1590
1591   /// Only dup the ReturnInst if the CallInst is likely to be emitted as a tail
1592   /// call.
1593   SmallVector<CallInst*, 4> TailCalls;
1594   if (PN) {
1595     for (unsigned I = 0, E = PN->getNumIncomingValues(); I != E; ++I) {
1596       CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(PN->getIncomingValue(I));
1597       // Make sure the phi value is indeed produced by the tail call.
1598       if (CI && CI->hasOneUse() && CI->getParent() == PN->getIncomingBlock(I) &&
1599           TLI->mayBeEmittedAsTailCall(CI))
1600         TailCalls.push_back(CI);
1601     }
1602   } else {
1603     SmallPtrSet<BasicBlock*, 4> VisitedBBs;
1604     for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE; ++PI) {
1605       if (!VisitedBBs.insert(*PI).second)
1606         continue;
1607
1608       BasicBlock::InstListType &InstList = (*PI)->getInstList();
1609       BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RI = InstList.rbegin();
1610       BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RE = InstList.rend();
1611       do { ++RI; } while (RI != RE && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI));
1612       if (RI == RE)
1613         continue;
1614
1615       CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(&*RI);
1616       if (CI && CI->use_empty() && TLI->mayBeEmittedAsTailCall(CI))
1617         TailCalls.push_back(CI);
1618     }
1619   }
1620
1621   bool Changed = false;
1622   for (unsigned i = 0, e = TailCalls.size(); i != e; ++i) {
1623     CallInst *CI = TailCalls[i];
1624     CallSite CS(CI);
1625
1626     // Conservatively require the attributes of the call to match those of the
1627     // return. Ignore noalias because it doesn't affect the call sequence.
1628     AttributeSet CalleeAttrs = CS.getAttributes();
1629     if (AttrBuilder(CalleeAttrs, AttributeSet::ReturnIndex).
1630           removeAttribute(Attribute::NoAlias) !=
1631         AttrBuilder(CalleeAttrs, AttributeSet::ReturnIndex).
1632           removeAttribute(Attribute::NoAlias))
1633       continue;
1634
1635     // Make sure the call instruction is followed by an unconditional branch to
1636     // the return block.
1637     BasicBlock *CallBB = CI->getParent();
1638     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CallBB->getTerminator());
1639     if (!BI || !BI->isUnconditional() || BI->getSuccessor(0) != BB)
1640       continue;
1641
1642     // Duplicate the return into CallBB.
1643     (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RI, BB, CallBB);
1644     ModifiedDT = Changed = true;
1645     ++NumRetsDup;
1646   }
1647
1648   // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
1649   if (Changed && !BB->hasAddressTaken() && pred_begin(BB) == pred_end(BB))
1650     BB->eraseFromParent();
1651
1652   return Changed;
1653 }
1654
1655 //===----------------------------------------------------------------------===//
1656 // Memory Optimization
1657 //===----------------------------------------------------------------------===//
1658
1659 namespace {
1660
1661 /// This is an extended version of TargetLowering::AddrMode
1662 /// which holds actual Value*'s for register values.
1663 struct ExtAddrMode : public TargetLowering::AddrMode {
1664   Value *BaseReg;
1665   Value *ScaledReg;
1666   ExtAddrMode() : BaseReg(nullptr), ScaledReg(nullptr) {}
1667   void print(raw_ostream &OS) const;
1668   void dump() const;
1669
1670   bool operator==(const ExtAddrMode& O) const {
1671     return (BaseReg == O.BaseReg) && (ScaledReg == O.ScaledReg) &&
1672            (BaseGV == O.BaseGV) && (BaseOffs == O.BaseOffs) &&
1673            (HasBaseReg == O.HasBaseReg) && (Scale == O.Scale);
1674   }
1675 };
1676
1677 #ifndef NDEBUG
1678 static inline raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const ExtAddrMode &AM) {
1679   AM.print(OS);
1680   return OS;
1681 }
1682 #endif
1683
1684 void ExtAddrMode::print(raw_ostream &OS) const {
1685   bool NeedPlus = false;
1686   OS << "[";
1687   if (BaseGV) {
1688     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
1689        << "GV:";
1690     BaseGV->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
1691     NeedPlus = true;
1692   }
1693
1694   if (BaseOffs) {
1695     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
1696        << BaseOffs;
1697     NeedPlus = true;
1698   }
1699
1700   if (BaseReg) {
1701     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
1702        << "Base:";
1703     BaseReg->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
1704     NeedPlus = true;
1705   }
1706   if (Scale) {
1707     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
1708        << Scale << "*";
1709     ScaledReg->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
1710   }
1711
1712   OS << ']';
1713 }
1714
1715 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
1716 void ExtAddrMode::dump() const {
1717   print(dbgs());
1718   dbgs() << '\n';
1719 }
1720 #endif
1721
1722 /// \brief This class provides transaction based operation on the IR.
1723 /// Every change made through this class is recorded in the internal state and
1724 /// can be undone (rollback) until commit is called.
1725 class TypePromotionTransaction {
1726
1727   /// \brief This represents the common interface of the individual transaction.
1728   /// Each class implements the logic for doing one specific modification on
1729   /// the IR via the TypePromotionTransaction.
1730   class TypePromotionAction {
1731   protected:
1732     /// The Instruction modified.
1733     Instruction *Inst;
1734
1735   public:
1736     /// \brief Constructor of the action.
1737     /// The constructor performs the related action on the IR.
1738     TypePromotionAction(Instruction *Inst) : Inst(Inst) {}
1739
1740     virtual ~TypePromotionAction() {}
1741
1742     /// \brief Undo the modification done by this action.
1743     /// When this method is called, the IR must be in the same state as it was
1744     /// before this action was applied.
1745     /// \pre Undoing the action works if and only if the IR is in the exact same
1746     /// state as it was directly after this action was applied.
1747     virtual void undo() = 0;
1748
1749     /// \brief Advocate every change made by this action.
1750     /// When the results on the IR of the action are to be kept, it is important
1751     /// to call this function, otherwise hidden information may be kept forever.
1752     virtual void commit() {
1753       // Nothing to be done, this action is not doing anything.
1754     }
1755   };
1756
1757   /// \brief Utility to remember the position of an instruction.
1758   class InsertionHandler {
1759     /// Position of an instruction.
1760     /// Either an instruction:
1761     /// - Is the first in a basic block: BB is used.
1762     /// - Has a previous instructon: PrevInst is used.
1763     union {
1764       Instruction *PrevInst;
1765       BasicBlock *BB;
1766     } Point;
1767     /// Remember whether or not the instruction had a previous instruction.
1768     bool HasPrevInstruction;
1769
1770   public:
1771     /// \brief Record the position of \p Inst.
1772     InsertionHandler(Instruction *Inst) {
1773       BasicBlock::iterator It = Inst->getIterator();
1774       HasPrevInstruction = (It != (Inst->getParent()->begin()));
1775       if (HasPrevInstruction)
1776         Point.PrevInst = &*--It;
1777       else
1778         Point.BB = Inst->getParent();
1779     }
1780
1781     /// \brief Insert \p Inst at the recorded position.
1782     void insert(Instruction *Inst) {
1783       if (HasPrevInstruction) {
1784         if (Inst->getParent())
1785           Inst->removeFromParent();
1786         Inst->insertAfter(Point.PrevInst);
1787       } else {
1788         Instruction *Position = &*Point.BB->getFirstInsertionPt();
1789         if (Inst->getParent())
1790           Inst->moveBefore(Position);
1791         else
1792           Inst->insertBefore(Position);
1793       }
1794     }
1795   };
1796
1797   /// \brief Move an instruction before another.
1798   class InstructionMoveBefore : public TypePromotionAction {
1799     /// Original position of the instruction.
1800     InsertionHandler Position;
1801
1802   public:
1803     /// \brief Move \p Inst before \p Before.
1804     InstructionMoveBefore(Instruction *Inst, Instruction *Before)
1805         : TypePromotionAction(Inst), Position(Inst) {
1806       DEBUG(dbgs() << "Do: move: " << *Inst << "\nbefore: " << *Before << "\n");
1807       Inst->moveBefore(Before);
1808     }
1809
1810     /// \brief Move the instruction back to its original position.
1811     void undo() override {
1812       DEBUG(dbgs() << "Undo: moveBefore: " << *Inst << "\n");
1813       Position.insert(Inst);
1814     }
1815   };
1816
1817   /// \brief Set the operand of an instruction with a new value.
1818   class OperandSetter : public TypePromotionAction {
1819     /// Original operand of the instruction.
1820     Value *Origin;
1821     /// Index of the modified instruction.
1822     unsigned Idx;
1823
1824   public:
1825     /// \brief Set \p Idx operand of \p Inst with \p NewVal.
1826     OperandSetter(Instruction *Inst, unsigned Idx, Value *NewVal)
1827         : TypePromotionAction(Inst), Idx(Idx) {
1828       DEBUG(dbgs() << "Do: setOperand: " << Idx << "\n"
1829                    << "for:" << *Inst << "\n"
1830                    << "with:" << *NewVal << "\n");
1831       Origin = Inst->getOperand(Idx);
1832       Inst->setOperand(Idx, NewVal);
1833     }
1834
1835     /// \brief Restore the original value of the instruction.
1836     void undo() override {
1837       DEBUG(dbgs() << "Undo: setOperand:" << Idx << "\n"
1838                    << "for: " << *Inst << "\n"
1839                    << "with: " << *Origin << "\n");
1840       Inst->setOperand(Idx, Origin);
1841     }
1842   };
1843
1844   /// \brief Hide the operands of an instruction.
1845   /// Do as if this instruction was not using any of its operands.
1846   class OperandsHider : public TypePromotionAction {
1847     /// The list of original operands.
1848     SmallVector<Value *, 4> OriginalValues;
1849
1850   public:
1851     /// \brief Remove \p Inst from the uses of the operands of \p Inst.
1852     OperandsHider(Instruction *Inst) : TypePromotionAction(Inst) {
1853       DEBUG(dbgs() << "Do: OperandsHider: " << *Inst << "\n");
1854       unsigned NumOpnds = Inst->getNumOperands();
1855       OriginalValues.reserve(NumOpnds);
1856       for (unsigned It = 0; It < NumOpnds; ++It) {
1857         // Save the current operand.
1858         Value *Val = Inst->getOperand(It);
1859         OriginalValues.push_back(Val);
1860         // Set a dummy one.
1861         // We could use OperandSetter here, but that would imply an overhead
1862         // that we are not willing to pay.
1863         Inst->setOperand(It, UndefValue::get(Val->getType()));
1864       }
1865     }
1866
1867     /// \brief Restore the original list of uses.
1868     void undo() override {
1869       DEBUG(dbgs() << "Undo: OperandsHider: " << *Inst << "\n");
1870       for (unsigned It = 0, EndIt = OriginalValues.size(); It != EndIt; ++It)
1871         Inst->setOperand(It, OriginalValues[It]);
1872     }
1873   };
1874
1875   /// \brief Build a truncate instruction.
1876   class TruncBuilder : public TypePromotionAction {
1877     Value *Val;
1878   public:
1879     /// \brief Build a truncate instruction of \p Opnd producing a \p Ty
1880     /// result.
1881     /// trunc Opnd to Ty.
1882     TruncBuilder(Instruction *Opnd, Type *Ty) : TypePromotionAction(Opnd) {
1883       IRBuilder<> Builder(Opnd);
1884       Val = Builder.CreateTrunc(Opnd, Ty, "promoted");
1885       DEBUG(dbgs() << "Do: TruncBuilder: " << *Val << "\n");
1886     }
1887
1888     /// \brief Get the built value.
1889     Value *getBuiltValue() { return Val; }
1890
1891     /// \brief Remove the built instruction.
1892     void undo() override {
1893       DEBUG(dbgs() << "Undo: TruncBuilder: " << *Val << "\n");
1894       if (Instruction *IVal = dyn_cast<Instruction>(Val))
1895         IVal->eraseFromParent();
1896     }
1897   };
1898
1899   /// \brief Build a sign extension instruction.
1900   class SExtBuilder : public TypePromotionAction {
1901     Value *Val;
1902   public:
1903     /// \brief Build a sign extension instruction of \p Opnd producing a \p Ty
1904     /// result.
1905     /// sext Opnd to Ty.
1906     SExtBuilder(Instruction *InsertPt, Value *Opnd, Type *Ty)
1907         : TypePromotionAction(InsertPt) {
1908       IRBuilder<> Builder(InsertPt);
1909       Val = Builder.CreateSExt(Opnd, Ty, "promoted");
1910       DEBUG(dbgs() << "Do: SExtBuilder: " << *Val << "\n");
1911     }
1912
1913     /// \brief Get the built value.
1914     Value *getBuiltValue() { return Val; }
1915
1916     /// \brief Remove the built instruction.
1917     void undo() override {
1918       DEBUG(dbgs() << "Undo: SExtBuilder: " << *Val << "\n");
1919       if (Instruction *IVal = dyn_cast<Instruction>(Val))
1920         IVal->eraseFromParent();
1921     }
1922   };
1923
1924   /// \brief Build a zero extension instruction.
1925   class ZExtBuilder : public TypePromotionAction {
1926     Value *Val;
1927   public:
1928     /// \brief Build a zero extension instruction of \p Opnd producing a \p Ty
1929     /// result.
1930     /// zext Opnd to Ty.
1931     ZExtBuilder(Instruction *InsertPt, Value *Opnd, Type *Ty)
1932         : TypePromotionAction(InsertPt) {
1933       IRBuilder<> Builder(InsertPt);
1934       Val = Builder.CreateZExt(Opnd, Ty, "promoted");
1935       DEBUG(dbgs() << "Do: ZExtBuilder: " << *Val << "\n");
1936     }
1937
1938     /// \brief Get the built value.
1939     Value *getBuiltValue() { return Val; }
1940
1941     /// \brief Remove the built instruction.
1942     void undo() override {
1943       DEBUG(dbgs() << "Undo: ZExtBuilder: " << *Val << "\n");
1944       if (Instruction *IVal = dyn_cast<Instruction>(Val))
1945         IVal->eraseFromParent();
1946     }
1947   };
1948
1949   /// \brief Mutate an instruction to another type.
1950   class TypeMutator : public TypePromotionAction {
1951     /// Record the original type.
1952     Type *OrigTy;
1953
1954   public:
1955     /// \brief Mutate the type of \p Inst into \p NewTy.
1956     TypeMutator(Instruction *Inst, Type *NewTy)
1957         : TypePromotionAction(Inst), OrigTy(Inst->getType()) {
1958       DEBUG(dbgs() << "Do: MutateType: " << *Inst << " with " << *NewTy
1959                    << "\n");
1960       Inst->mutateType(NewTy);
1961     }
1962
1963     /// \brief Mutate the instruction back to its original type.
1964     void undo() override {
1965       DEBUG(dbgs() << "Undo: MutateType: " << *Inst << " with " << *OrigTy
1966                    << "\n");
1967       Inst->mutateType(OrigTy);
1968     }
1969   };
1970
1971   /// \brief Replace the uses of an instruction by another instruction.
1972   class UsesReplacer : public TypePromotionAction {
1973     /// Helper structure to keep track of the replaced uses.
1974     struct InstructionAndIdx {
1975       /// The instruction using the instruction.
1976       Instruction *Inst;
1977       /// The index where this instruction is used for Inst.
1978       unsigned Idx;
1979       InstructionAndIdx(Instruction *Inst, unsigned Idx)
1980           : Inst(Inst), Idx(Idx) {}
1981     };
1982
1983     /// Keep track of the original uses (pair Instruction, Index).
1984     SmallVector<InstructionAndIdx, 4> OriginalUses;
1985     typedef SmallVectorImpl<InstructionAndIdx>::iterator use_iterator;
1986
1987   public:
1988     /// \brief Replace all the use of \p Inst by \p New.
1989     UsesReplacer(Instruction *Inst, Value *New) : TypePromotionAction(Inst) {
1990       DEBUG(dbgs() << "Do: UsersReplacer: " << *Inst << " with " << *New
1991                    << "\n");
1992       // Record the original uses.
1993       for (Use &U : Inst->uses()) {
1994         Instruction *UserI = cast<Instruction>(U.getUser());
1995         OriginalUses.push_back(InstructionAndIdx(UserI, U.getOperandNo()));
1996       }
1997       // Now, we can replace the uses.
1998       Inst->replaceAllUsesWith(New);
1999     }
2000
2001     /// \brief Reassign the original uses of Inst to Inst.
2002     void undo() override {
2003       DEBUG(dbgs() << "Undo: UsersReplacer: " << *Inst << "\n");
2004       for (use_iterator UseIt = OriginalUses.begin(),
2005                         EndIt = OriginalUses.end();
2006            UseIt != EndIt; ++UseIt) {
2007         UseIt->Inst->setOperand(UseIt->Idx, Inst);
2008       }
2009     }
2010   };
2011
2012   /// \brief Remove an instruction from the IR.
2013   class InstructionRemover : public TypePromotionAction {
2014     /// Original position of the instruction.
2015     InsertionHandler Inserter;
2016     /// Helper structure to hide all the link to the instruction. In other
2017     /// words, this helps to do as if the instruction was removed.
2018     OperandsHider Hider;
2019     /// Keep track of the uses replaced, if any.
2020     UsesReplacer *Replacer;
2021
2022   public:
2023     /// \brief Remove all reference of \p Inst and optinally replace all its
2024     /// uses with New.
2025     /// \pre If !Inst->use_empty(), then New != nullptr
2026     InstructionRemover(Instruction *Inst, Value *New = nullptr)
2027         : TypePromotionAction(Inst), Inserter(Inst), Hider(Inst),
2028           Replacer(nullptr) {
2029       if (New)
2030         Replacer = new UsesReplacer(Inst, New);
2031       DEBUG(dbgs() << "Do: InstructionRemover: " << *Inst << "\n");
2032       Inst->removeFromParent();
2033     }
2034
2035     ~InstructionRemover() override { delete Replacer; }
2036
2037     /// \brief Really remove the instruction.
2038     void commit() override { delete Inst; }
2039
2040     /// \brief Resurrect the instruction and reassign it to the proper uses if
2041     /// new value was provided when build this action.
2042     void undo() override {
2043       DEBUG(dbgs() << "Undo: InstructionRemover: " << *Inst << "\n");
2044       Inserter.insert(Inst);
2045       if (Replacer)
2046         Replacer->undo();
2047       Hider.undo();
2048     }
2049   };
2050
2051 public:
2052   /// Restoration point.
2053   /// The restoration point is a pointer to an action instead of an iterator
2054   /// because the iterator may be invalidated but not the pointer.
2055   typedef const TypePromotionAction *ConstRestorationPt;
2056   /// Advocate every changes made in that transaction.
2057   void commit();
2058   /// Undo all the changes made after the given point.
2059   void rollback(ConstRestorationPt Point);
2060   /// Get the current restoration point.
2061   ConstRestorationPt getRestorationPoint() const;
2062
2063   /// \name API for IR modification with state keeping to support rollback.
2064   /// @{
2065   /// Same as Instruction::setOperand.
2066   void setOperand(Instruction *Inst, unsigned Idx, Value *NewVal);
2067   /// Same as Instruction::eraseFromParent.
2068   void eraseInstruction(Instruction *Inst, Value *NewVal = nullptr);
2069   /// Same as Value::replaceAllUsesWith.
2070   void replaceAllUsesWith(Instruction *Inst, Value *New);
2071   /// Same as Value::mutateType.
2072   void mutateType(Instruction *Inst, Type *NewTy);
2073   /// Same as IRBuilder::createTrunc.
2074   Value *createTrunc(Instruction *Opnd, Type *Ty);
2075   /// Same as IRBuilder::createSExt.
2076   Value *createSExt(Instruction *Inst, Value *Opnd, Type *Ty);
2077   /// Same as IRBuilder::createZExt.
2078   Value *createZExt(Instruction *Inst, Value *Opnd, Type *Ty);
2079   /// Same as Instruction::moveBefore.
2080   void moveBefore(Instruction *Inst, Instruction *Before);
2081   /// @}
2082
2083 private:
2084   /// The ordered list of actions made so far.
2085   SmallVector<std::unique_ptr<TypePromotionAction>, 16> Actions;
2086   typedef SmallVectorImpl<std::unique_ptr<TypePromotionAction>>::iterator CommitPt;
2087 };
2088
2089 void TypePromotionTransaction::setOperand(Instruction *Inst, unsigned Idx,
2090                                           Value *NewVal) {
2091   Actions.push_back(
2092       make_unique<TypePromotionTransaction::OperandSetter>(Inst, Idx, NewVal));
2093 }
2094
2095 void TypePromotionTransaction::eraseInstruction(Instruction *Inst,
2096                                                 Value *NewVal) {
2097   Actions.push_back(
2098       make_unique<TypePromotionTransaction::InstructionRemover>(Inst, NewVal));
2099 }
2100
2101 void TypePromotionTransaction::replaceAllUsesWith(Instruction *Inst,
2102                                                   Value *New) {
2103   Actions.push_back(make_unique<TypePromotionTransaction::UsesReplacer>(Inst, New));
2104 }
2105
2106 void TypePromotionTransaction::mutateType(Instruction *Inst, Type *NewTy) {
2107   Actions.push_back(make_unique<TypePromotionTransaction::TypeMutator>(Inst, NewTy));
2108 }
2109
2110 Value *TypePromotionTransaction::createTrunc(Instruction *Opnd,
2111                                              Type *Ty) {
2112   std::unique_ptr<TruncBuilder> Ptr(new TruncBuilder(Opnd, Ty));
2113   Value *Val = Ptr->getBuiltValue();
2114   Actions.push_back(std::move(Ptr));
2115   return Val;
2116 }
2117
2118 Value *TypePromotionTransaction::createSExt(Instruction *Inst,
2119                                             Value *Opnd, Type *Ty) {
2120   std::unique_ptr<SExtBuilder> Ptr(new SExtBuilder(Inst, Opnd, Ty));
2121   Value *Val = Ptr->getBuiltValue();
2122   Actions.push_back(std::move(Ptr));
2123   return Val;
2124 }
2125
2126 Value *TypePromotionTransaction::createZExt(Instruction *Inst,
2127                                             Value *Opnd, Type *Ty) {
2128   std::unique_ptr<ZExtBuilder> Ptr(new ZExtBuilder(Inst, Opnd, Ty));
2129   Value *Val = Ptr->getBuiltValue();
2130   Actions.push_back(std::move(Ptr));
2131   return Val;
2132 }
2133
2134 void TypePromotionTransaction::moveBefore(Instruction *Inst,
2135                                           Instruction *Before) {
2136   Actions.push_back(
2137       make_unique<TypePromotionTransaction::InstructionMoveBefore>(Inst, Before));
2138 }
2139
2140 TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt
2141 TypePromotionTransaction::getRestorationPoint() const {
2142   return !Actions.empty() ? Actions.back().get() : nullptr;
2143 }
2144
2145 void TypePromotionTransaction::commit() {
2146   for (CommitPt It = Actions.begin(), EndIt = Actions.end(); It != EndIt;
2147        ++It)
2148     (*It)->commit();
2149   Actions.clear();
2150 }
2151
2152 void TypePromotionTransaction::rollback(
2153     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt Point) {
2154   while (!Actions.empty() && Point != Actions.back().get()) {
2155     std::unique_ptr<TypePromotionAction> Curr = Actions.pop_back_val();
2156     Curr->undo();
2157   }
2158 }
2159
2160 /// \brief A helper class for matching addressing modes.
2161 ///
2162 /// This encapsulates the logic for matching the target-legal addressing modes.
2163 class AddressingModeMatcher {
2164   SmallVectorImpl<Instruction*> &AddrModeInsts;
2165   const TargetMachine &TM;
2166   const TargetLowering &TLI;
2167   const DataLayout &DL;
2168
2169   /// AccessTy/MemoryInst - This is the type for the access (e.g. double) and
2170   /// the memory instruction that we're computing this address for.
2171   Type *AccessTy;
2172   unsigned AddrSpace;
2173   Instruction *MemoryInst;
2174
2175   /// This is the addressing mode that we're building up. This is
2176   /// part of the return value of this addressing mode matching stuff.
2177   ExtAddrMode &AddrMode;
2178
2179   /// The instructions inserted by other CodeGenPrepare optimizations.
2180   const SetOfInstrs &InsertedInsts;
2181   /// A map from the instructions to their type before promotion.
2182   InstrToOrigTy &PromotedInsts;
2183   /// The ongoing transaction where every action should be registered.
2184   TypePromotionTransaction &TPT;
2185
2186   /// This is set to true when we should not do profitability checks.
2187   /// When true, IsProfitableToFoldIntoAddressingMode always returns true.
2188   bool IgnoreProfitability;
2189
2190   AddressingModeMatcher(SmallVectorImpl<Instruction *> &AMI,
2191                         const TargetMachine &TM, Type *AT, unsigned AS,
2192                         Instruction *MI, ExtAddrMode &AM,
2193                         const SetOfInstrs &InsertedInsts,
2194                         InstrToOrigTy &PromotedInsts,
2195                         TypePromotionTransaction &TPT)
2196       : AddrModeInsts(AMI), TM(TM),
2197         TLI(*TM.getSubtargetImpl(*MI->getParent()->getParent())
2198                  ->getTargetLowering()),
2199         DL(MI->getModule()->getDataLayout()), AccessTy(AT), AddrSpace(AS),
2200         MemoryInst(MI), AddrMode(AM), InsertedInsts(InsertedInsts),
2201         PromotedInsts(PromotedInsts), TPT(TPT) {
2202     IgnoreProfitability = false;
2203   }
2204 public:
2205
2206   /// Find the maximal addressing mode that a load/store of V can fold,
2207   /// give an access type of AccessTy.  This returns a list of involved
2208   /// instructions in AddrModeInsts.
2209   /// \p InsertedInsts The instructions inserted by other CodeGenPrepare
2210   /// optimizations.
2211   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2212   /// \p The ongoing transaction where every action should be registered.
2213   static ExtAddrMode Match(Value *V, Type *AccessTy, unsigned AS,
2214                            Instruction *MemoryInst,
2215                            SmallVectorImpl<Instruction*> &AddrModeInsts,
2216                            const TargetMachine &TM,
2217                            const SetOfInstrs &InsertedInsts,
2218                            InstrToOrigTy &PromotedInsts,
2219                            TypePromotionTransaction &TPT) {
2220     ExtAddrMode Result;
2221
2222     bool Success = AddressingModeMatcher(AddrModeInsts, TM, AccessTy, AS,
2223                                          MemoryInst, Result, InsertedInsts,
2224                                          PromotedInsts, TPT).matchAddr(V, 0);
2225     (void)Success; assert(Success && "Couldn't select *anything*?");
2226     return Result;
2227   }
2228 private:
2229   bool matchScaledValue(Value *ScaleReg, int64_t Scale, unsigned Depth);
2230   bool matchAddr(Value *V, unsigned Depth);
2231   bool matchOperationAddr(User *Operation, unsigned Opcode, unsigned Depth,
2232                           bool *MovedAway = nullptr);
2233   bool isProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I,
2234                                             ExtAddrMode &AMBefore,
2235                                             ExtAddrMode &AMAfter);
2236   bool valueAlreadyLiveAtInst(Value *Val, Value *KnownLive1, Value *KnownLive2);
2237   bool isPromotionProfitable(unsigned NewCost, unsigned OldCost,
2238                              Value *PromotedOperand) const;
2239 };
2240
2241 /// Try adding ScaleReg*Scale to the current addressing mode.
2242 /// Return true and update AddrMode if this addr mode is legal for the target,
2243 /// false if not.
2244 bool AddressingModeMatcher::matchScaledValue(Value *ScaleReg, int64_t Scale,
2245                                              unsigned Depth) {
2246   // If Scale is 1, then this is the same as adding ScaleReg to the addressing
2247   // mode.  Just process that directly.
2248   if (Scale == 1)
2249     return matchAddr(ScaleReg, Depth);
2250
2251   // If the scale is 0, it takes nothing to add this.
2252   if (Scale == 0)
2253     return true;
2254
2255   // If we already have a scale of this value, we can add to it, otherwise, we
2256   // need an available scale field.
2257   if (AddrMode.Scale != 0 && AddrMode.ScaledReg != ScaleReg)
2258     return false;
2259
2260   ExtAddrMode TestAddrMode = AddrMode;
2261
2262   // Add scale to turn X*4+X*3 -> X*7.  This could also do things like
2263   // [A+B + A*7] -> [B+A*8].
2264   TestAddrMode.Scale += Scale;
2265   TestAddrMode.ScaledReg = ScaleReg;
2266
2267   // If the new address isn't legal, bail out.
2268   if (!TLI.isLegalAddressingMode(DL, TestAddrMode, AccessTy, AddrSpace))
2269     return false;
2270
2271   // It was legal, so commit it.
2272   AddrMode = TestAddrMode;
2273
2274   // Okay, we decided that we can add ScaleReg+Scale to AddrMode.  Check now
2275   // to see if ScaleReg is actually X+C.  If so, we can turn this into adding
2276   // X*Scale + C*Scale to addr mode.
2277   ConstantInt *CI = nullptr; Value *AddLHS = nullptr;
2278   if (isa<Instruction>(ScaleReg) &&  // not a constant expr.
2279       match(ScaleReg, m_Add(m_Value(AddLHS), m_ConstantInt(CI)))) {
2280     TestAddrMode.ScaledReg = AddLHS;
2281     TestAddrMode.BaseOffs += CI->getSExtValue()*TestAddrMode.Scale;
2282
2283     // If this addressing mode is legal, commit it and remember that we folded
2284     // this instruction.
2285     if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, TestAddrMode, AccessTy, AddrSpace)) {
2286       AddrModeInsts.push_back(cast<Instruction>(ScaleReg));
2287       AddrMode = TestAddrMode;
2288       return true;
2289     }
2290   }
2291
2292   // Otherwise, not (x+c)*scale, just return what we have.
2293   return true;
2294 }
2295
2296 /// This is a little filter, which returns true if an addressing computation
2297 /// involving I might be folded into a load/store accessing it.
2298 /// This doesn't need to be perfect, but needs to accept at least
2299 /// the set of instructions that MatchOperationAddr can.
2300 static bool MightBeFoldableInst(Instruction *I) {
2301   switch (I->getOpcode()) {
2302   case Instruction::BitCast:
2303   case Instruction::AddrSpaceCast:
2304     // Don't touch identity bitcasts.
2305     if (I->getType() == I->getOperand(0)->getType())
2306       return false;
2307     return I->getType()->isPointerTy() || I->getType()->isIntegerTy();
2308   case Instruction::PtrToInt:
2309     // PtrToInt is always a noop, as we know that the int type is pointer sized.
2310     return true;
2311   case Instruction::IntToPtr:
2312     // We know the input is intptr_t, so this is foldable.
2313     return true;
2314   case Instruction::Add:
2315     return true;
2316   case Instruction::Mul:
2317   case Instruction::Shl:
2318     // Can only handle X*C and X << C.
2319     return isa<ConstantInt>(I->getOperand(1));
2320   case Instruction::GetElementPtr:
2321     return true;
2322   default:
2323     return false;
2324   }
2325 }
2326
2327 /// \brief Check whether or not \p Val is a legal instruction for \p TLI.
2328 /// \note \p Val is assumed to be the product of some type promotion.
2329 /// Therefore if \p Val has an undefined state in \p TLI, this is assumed
2330 /// to be legal, as the non-promoted value would have had the same state.
2331 static bool isPromotedInstructionLegal(const TargetLowering &TLI,
2332                                        const DataLayout &DL, Value *Val) {
2333   Instruction *PromotedInst = dyn_cast<Instruction>(Val);
2334   if (!PromotedInst)
2335     return false;
2336   int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(PromotedInst->getOpcode());
2337   // If the ISDOpcode is undefined, it was undefined before the promotion.
2338   if (!ISDOpcode)
2339     return true;
2340   // Otherwise, check if the promoted instruction is legal or not.
2341   return TLI.isOperationLegalOrCustom(
2342       ISDOpcode, TLI.getValueType(DL, PromotedInst->getType()));
2343 }
2344
2345 /// \brief Hepler class to perform type promotion.
2346 class TypePromotionHelper {
2347   /// \brief Utility function to check whether or not a sign or zero extension
2348   /// of \p Inst with \p ConsideredExtType can be moved through \p Inst by
2349   /// either using the operands of \p Inst or promoting \p Inst.
2350   /// The type of the extension is defined by \p IsSExt.
2351   /// In other words, check if:
2352   /// ext (Ty Inst opnd1 opnd2 ... opndN) to ConsideredExtType.
2353   /// #1 Promotion applies:
2354   /// ConsideredExtType Inst (ext opnd1 to ConsideredExtType, ...).
2355   /// #2 Operand reuses:
2356   /// ext opnd1 to ConsideredExtType.
2357   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2358   static bool canGetThrough(const Instruction *Inst, Type *ConsideredExtType,
2359                             const InstrToOrigTy &PromotedInsts, bool IsSExt);
2360
2361   /// \brief Utility function to determine if \p OpIdx should be promoted when
2362   /// promoting \p Inst.
2363   static bool shouldExtOperand(const Instruction *Inst, int OpIdx) {
2364     if (isa<SelectInst>(Inst) && OpIdx == 0)
2365       return false;
2366     return true;
2367   }
2368
2369   /// \brief Utility function to promote the operand of \p Ext when this
2370   /// operand is a promotable trunc or sext or zext.
2371   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2372   /// \p CreatedInstsCost[out] contains the cost of all instructions
2373   /// created to promote the operand of Ext.
2374   /// Newly added extensions are inserted in \p Exts.
2375   /// Newly added truncates are inserted in \p Truncs.
2376   /// Should never be called directly.
2377   /// \return The promoted value which is used instead of Ext.
2378   static Value *promoteOperandForTruncAndAnyExt(
2379       Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2380       InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
2381       SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2382       SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI);
2383
2384   /// \brief Utility function to promote the operand of \p Ext when this
2385   /// operand is promotable and is not a supported trunc or sext.
2386   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2387   /// \p CreatedInstsCost[out] contains the cost of all the instructions
2388   /// created to promote the operand of Ext.
2389   /// Newly added extensions are inserted in \p Exts.
2390   /// Newly added truncates are inserted in \p Truncs.
2391   /// Should never be called directly.
2392   /// \return The promoted value which is used instead of Ext.
2393   static Value *promoteOperandForOther(Instruction *Ext,
2394                                        TypePromotionTransaction &TPT,
2395                                        InstrToOrigTy &PromotedInsts,
2396                                        unsigned &CreatedInstsCost,
2397                                        SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2398                                        SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs,
2399                                        const TargetLowering &TLI, bool IsSExt);
2400
2401   /// \see promoteOperandForOther.
2402   static Value *signExtendOperandForOther(
2403       Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2404       InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
2405       SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2406       SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI) {
2407     return promoteOperandForOther(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInstsCost,
2408                                   Exts, Truncs, TLI, true);
2409   }
2410
2411   /// \see promoteOperandForOther.
2412   static Value *zeroExtendOperandForOther(
2413       Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2414       InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
2415       SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2416       SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI) {
2417     return promoteOperandForOther(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInstsCost,
2418                                   Exts, Truncs, TLI, false);
2419   }
2420
2421 public:
2422   /// Type for the utility function that promotes the operand of Ext.
2423   typedef Value *(*Action)(Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2424                            InstrToOrigTy &PromotedInsts,
2425                            unsigned &CreatedInstsCost,
2426                            SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2427                            SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs,
2428                            const TargetLowering &TLI);
2429   /// \brief Given a sign/zero extend instruction \p Ext, return the approriate
2430   /// action to promote the operand of \p Ext instead of using Ext.
2431   /// \return NULL if no promotable action is possible with the current
2432   /// sign extension.
2433   /// \p InsertedInsts keeps track of all the instructions inserted by the
2434   /// other CodeGenPrepare optimizations. This information is important
2435   /// because we do not want to promote these instructions as CodeGenPrepare
2436   /// will reinsert them later. Thus creating an infinite loop: create/remove.
2437   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2438   static Action getAction(Instruction *Ext, const SetOfInstrs &InsertedInsts,
2439                           const TargetLowering &TLI,
2440                           const InstrToOrigTy &PromotedInsts);
2441 };
2442
2443 bool TypePromotionHelper::canGetThrough(const Instruction *Inst,
2444                                         Type *ConsideredExtType,
2445                                         const InstrToOrigTy &PromotedInsts,
2446                                         bool IsSExt) {
2447   // The promotion helper does not know how to deal with vector types yet.
2448   // To be able to fix that, we would need to fix the places where we
2449   // statically extend, e.g., constants and such.
2450   if (Inst->getType()->isVectorTy())
2451     return false;
2452
2453   // We can always get through zext.
2454   if (isa<ZExtInst>(Inst))
2455     return true;
2456
2457   // sext(sext) is ok too.
2458   if (IsSExt && isa<SExtInst>(Inst))
2459     return true;
2460
2461   // We can get through binary operator, if it is legal. In other words, the
2462   // binary operator must have a nuw or nsw flag.
2463   const BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Inst);
2464   if (BinOp && isa<OverflowingBinaryOperator>(BinOp) &&
2465       ((!IsSExt && BinOp->hasNoUnsignedWrap()) ||
2466        (IsSExt && BinOp->hasNoSignedWrap())))
2467     return true;
2468
2469   // Check if we can do the following simplification.
2470   // ext(trunc(opnd)) --> ext(opnd)
2471   if (!isa<TruncInst>(Inst))
2472     return false;
2473
2474   Value *OpndVal = Inst->getOperand(0);
2475   // Check if we can use this operand in the extension.
2476   // If the type is larger than the result type of the extension, we cannot.
2477   if (!OpndVal->getType()->isIntegerTy() ||
2478       OpndVal->getType()->getIntegerBitWidth() >
2479           ConsideredExtType->getIntegerBitWidth())
2480     return false;
2481
2482   // If the operand of the truncate is not an instruction, we will not have
2483   // any information on the dropped bits.
2484   // (Actually we could for constant but it is not worth the extra logic).
2485   Instruction *Opnd = dyn_cast<Instruction>(OpndVal);
2486   if (!Opnd)
2487     return false;
2488
2489   // Check if the source of the type is narrow enough.
2490   // I.e., check that trunc just drops extended bits of the same kind of
2491   // the extension.
2492   // #1 get the type of the operand and check the kind of the extended bits.
2493   const Type *OpndType;
2494   InstrToOrigTy::const_iterator It = PromotedInsts.find(Opnd);
2495   if (It != PromotedInsts.end() && It->second.getInt() == IsSExt)
2496     OpndType = It->second.getPointer();
2497   else if ((IsSExt && isa<SExtInst>(Opnd)) || (!IsSExt && isa<ZExtInst>(Opnd)))
2498     OpndType = Opnd->getOperand(0)->getType();
2499   else
2500     return false;
2501
2502   // #2 check that the truncate just drops extended bits.
2503   if (Inst->getType()->getIntegerBitWidth() >= OpndType->getIntegerBitWidth())
2504     return true;
2505
2506   return false;
2507 }
2508
2509 TypePromotionHelper::Action TypePromotionHelper::getAction(
2510     Instruction *Ext, const SetOfInstrs &InsertedInsts,
2511     const TargetLowering &TLI, const InstrToOrigTy &PromotedInsts) {
2512   assert((isa<SExtInst>(Ext) || isa<ZExtInst>(Ext)) &&
2513          "Unexpected instruction type");
2514   Instruction *ExtOpnd = dyn_cast<Instruction>(Ext->getOperand(0));
2515   Type *ExtTy = Ext->getType();
2516   bool IsSExt = isa<SExtInst>(Ext);
2517   // If the operand of the extension is not an instruction, we cannot
2518   // get through.
2519   // If it, check we can get through.
2520   if (!ExtOpnd || !canGetThrough(ExtOpnd, ExtTy, PromotedInsts, IsSExt))
2521     return nullptr;
2522
2523   // Do not promote if the operand has been added by codegenprepare.
2524   // Otherwise, it means we are undoing an optimization that is likely to be
2525   // redone, thus causing potential infinite loop.
2526   if (isa<TruncInst>(ExtOpnd) && InsertedInsts.count(ExtOpnd))
2527     return nullptr;
2528
2529   // SExt or Trunc instructions.
2530   // Return the related handler.
2531   if (isa<SExtInst>(ExtOpnd) || isa<TruncInst>(ExtOpnd) ||
2532       isa<ZExtInst>(ExtOpnd))
2533     return promoteOperandForTruncAndAnyExt;
2534
2535   // Regular instruction.
2536   // Abort early if we will have to insert non-free instructions.
2537   if (!ExtOpnd->hasOneUse() && !TLI.isTruncateFree(ExtTy, ExtOpnd->getType()))
2538     return nullptr;
2539   return IsSExt ? signExtendOperandForOther : zeroExtendOperandForOther;
2540 }
2541
2542 Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForTruncAndAnyExt(
2543     llvm::Instruction *SExt, TypePromotionTransaction &TPT,
2544     InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
2545     SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2546     SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI) {
2547   // By construction, the operand of SExt is an instruction. Otherwise we cannot
2548   // get through it and this method should not be called.
2549   Instruction *SExtOpnd = cast<Instruction>(SExt->getOperand(0));
2550   Value *ExtVal = SExt;
2551   bool HasMergedNonFreeExt = false;
2552   if (isa<ZExtInst>(SExtOpnd)) {
2553     // Replace s|zext(zext(opnd))
2554     // => zext(opnd).
2555     HasMergedNonFreeExt = !TLI.isExtFree(SExtOpnd);
2556     Value *ZExt =
2557         TPT.createZExt(SExt, SExtOpnd->getOperand(0), SExt->getType());
2558     TPT.replaceAllUsesWith(SExt, ZExt);
2559     TPT.eraseInstruction(SExt);
2560     ExtVal = ZExt;
2561   } else {
2562     // Replace z|sext(trunc(opnd)) or sext(sext(opnd))
2563     // => z|sext(opnd).
2564     TPT.setOperand(SExt, 0, SExtOpnd->getOperand(0));
2565   }
2566   CreatedInstsCost = 0;
2567
2568   // Remove dead code.
2569   if (SExtOpnd->use_empty())
2570     TPT.eraseInstruction(SExtOpnd);
2571
2572   // Check if the extension is still needed.
2573   Instruction *ExtInst = dyn_cast<Instruction>(ExtVal);
2574   if (!ExtInst || ExtInst->getType() != ExtInst->getOperand(0)->getType()) {
2575     if (ExtInst) {
2576       if (Exts)
2577         Exts->push_back(ExtInst);
2578       CreatedInstsCost = !TLI.isExtFree(ExtInst) && !HasMergedNonFreeExt;
2579     }
2580     return ExtVal;
2581   }
2582
2583   // At this point we have: ext ty opnd to ty.
2584   // Reassign the uses of ExtInst to the opnd and remove ExtInst.
2585   Value *NextVal = ExtInst->getOperand(0);
2586   TPT.eraseInstruction(ExtInst, NextVal);
2587   return NextVal;
2588 }
2589
2590 Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForOther(
2591     Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2592     InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
2593     SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2594     SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI,
2595     bool IsSExt) {
2596   // By construction, the operand of Ext is an instruction. Otherwise we cannot
2597   // get through it and this method should not be called.
2598   Instruction *ExtOpnd = cast<Instruction>(Ext->getOperand(0));
2599   CreatedInstsCost = 0;
2600   if (!ExtOpnd->hasOneUse()) {
2601     // ExtOpnd will be promoted.
2602     // All its uses, but Ext, will need to use a truncated value of the
2603     // promoted version.
2604     // Create the truncate now.
2605     Value *Trunc = TPT.createTrunc(Ext, ExtOpnd->getType());
2606     if (Instruction *ITrunc = dyn_cast<Instruction>(Trunc)) {
2607       ITrunc->removeFromParent();
2608       // Insert it just after the definition.
2609       ITrunc->insertAfter(ExtOpnd);
2610       if (Truncs)
2611         Truncs->push_back(ITrunc);
2612     }
2613
2614     TPT.replaceAllUsesWith(ExtOpnd, Trunc);
2615     // Restore the operand of Ext (which has been replaced by the previous call
2616     // to replaceAllUsesWith) to avoid creating a cycle trunc <-> sext.
2617     TPT.setOperand(Ext, 0, ExtOpnd);
2618   }
2619
2620   // Get through the Instruction:
2621   // 1. Update its type.
2622   // 2. Replace the uses of Ext by Inst.
2623   // 3. Extend each operand that needs to be extended.
2624
2625   // Remember the original type of the instruction before promotion.
2626   // This is useful to know that the high bits are sign extended bits.
2627   PromotedInsts.insert(std::pair<Instruction *, TypeIsSExt>(
2628       ExtOpnd, TypeIsSExt(ExtOpnd->getType(), IsSExt)));
2629   // Step #1.
2630   TPT.mutateType(ExtOpnd, Ext->getType());
2631   // Step #2.
2632   TPT.replaceAllUsesWith(Ext, ExtOpnd);
2633   // Step #3.
2634   Instruction *ExtForOpnd = Ext;
2635
2636   DEBUG(dbgs() << "Propagate Ext to operands\n");
2637   for (int OpIdx = 0, EndOpIdx = ExtOpnd->getNumOperands(); OpIdx != EndOpIdx;
2638        ++OpIdx) {
2639     DEBUG(dbgs() << "Operand:\n" << *(ExtOpnd->getOperand(OpIdx)) << '\n');
2640     if (ExtOpnd->getOperand(OpIdx)->getType() == Ext->getType() ||
2641         !shouldExtOperand(ExtOpnd, OpIdx)) {
2642       DEBUG(dbgs() << "No need to propagate\n");
2643       continue;
2644     }
2645     // Check if we can statically extend the operand.
2646     Value *Opnd = ExtOpnd->getOperand(OpIdx);
2647     if (const ConstantInt *Cst = dyn_cast<ConstantInt>(Opnd)) {
2648       DEBUG(dbgs() << "Statically extend\n");
2649       unsigned BitWidth = Ext->getType()->getIntegerBitWidth();
2650       APInt CstVal = IsSExt ? Cst->getValue().sext(BitWidth)
2651                             : Cst->getValue().zext(BitWidth);
2652       TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, ConstantInt::get(Ext->getType(), CstVal));
2653       continue;
2654     }
2655     // UndefValue are typed, so we have to statically sign extend them.
2656     if (isa<UndefValue>(Opnd)) {
2657       DEBUG(dbgs() << "Statically extend\n");
2658       TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, UndefValue::get(Ext->getType()));
2659       continue;
2660     }
2661
2662     // Otherwise we have to explicity sign extend the operand.
2663     // Check if Ext was reused to extend an operand.
2664     if (!ExtForOpnd) {
2665       // If yes, create a new one.
2666       DEBUG(dbgs() << "More operands to ext\n");
2667       Value *ValForExtOpnd = IsSExt ? TPT.createSExt(Ext, Opnd, Ext->getType())
2668         : TPT.createZExt(Ext, Opnd, Ext->getType());
2669       if (!isa<Instruction>(ValForExtOpnd)) {
2670         TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, ValForExtOpnd);
2671         continue;
2672       }
2673       ExtForOpnd = cast<Instruction>(ValForExtOpnd);
2674     }
2675     if (Exts)
2676       Exts->push_back(ExtForOpnd);
2677     TPT.setOperand(ExtForOpnd, 0, Opnd);
2678
2679     // Move the sign extension before the insertion point.
2680     TPT.moveBefore(ExtForOpnd, ExtOpnd);
2681     TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, ExtForOpnd);
2682     CreatedInstsCost += !TLI.isExtFree(ExtForOpnd);
2683     // If more sext are required, new instructions will have to be created.
2684     ExtForOpnd = nullptr;
2685   }
2686   if (ExtForOpnd == Ext) {
2687     DEBUG(dbgs() << "Extension is useless now\n");
2688     TPT.eraseInstruction(Ext);
2689   }
2690   return ExtOpnd;
2691 }
2692
2693 /// Check whether or not promoting an instruction to a wider type is profitable.
2694 /// \p NewCost gives the cost of extension instructions created by the
2695 /// promotion.
2696 /// \p OldCost gives the cost of extension instructions before the promotion
2697 /// plus the number of instructions that have been
2698 /// matched in the addressing mode the promotion.
2699 /// \p PromotedOperand is the value that has been promoted.
2700 /// \return True if the promotion is profitable, false otherwise.
2701 bool AddressingModeMatcher::isPromotionProfitable(
2702     unsigned NewCost, unsigned OldCost, Value *PromotedOperand) const {
2703   DEBUG(dbgs() << "OldCost: " << OldCost << "\tNewCost: " << NewCost << '\n');
2704   // The cost of the new extensions is greater than the cost of the
2705   // old extension plus what we folded.
2706   // This is not profitable.
2707   if (NewCost > OldCost)
2708     return false;
2709   if (NewCost < OldCost)
2710     return true;
2711   // The promotion is neutral but it may help folding the sign extension in
2712   // loads for instance.
2713   // Check that we did not create an illegal instruction.
2714   return isPromotedInstructionLegal(TLI, DL, PromotedOperand);
2715 }
2716
2717 /// Given an instruction or constant expr, see if we can fold the operation
2718 /// into the addressing mode. If so, update the addressing mode and return
2719 /// true, otherwise return false without modifying AddrMode.
2720 /// If \p MovedAway is not NULL, it contains the information of whether or
2721 /// not AddrInst has to be folded into the addressing mode on success.
2722 /// If \p MovedAway == true, \p AddrInst will not be part of the addressing
2723 /// because it has been moved away.
2724 /// Thus AddrInst must not be added in the matched instructions.
2725 /// This state can happen when AddrInst is a sext, since it may be moved away.
2726 /// Therefore, AddrInst may not be valid when MovedAway is true and it must
2727 /// not be referenced anymore.
2728 bool AddressingModeMatcher::matchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned Opcode,
2729                                                unsigned Depth,
2730                                                bool *MovedAway) {
2731   // Avoid exponential behavior on extremely deep expression trees.
2732   if (Depth >= 5) return false;
2733
2734   // By default, all matched instructions stay in place.
2735   if (MovedAway)
2736     *MovedAway = false;
2737
2738   switch (Opcode) {
2739   case Instruction::PtrToInt:
2740     // PtrToInt is always a noop, as we know that the int type is pointer sized.
2741     return matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
2742   case Instruction::IntToPtr: {
2743     auto AS = AddrInst->getType()->getPointerAddressSpace();
2744     auto PtrTy = MVT::getIntegerVT(DL.getPointerSizeInBits(AS));
2745     // This inttoptr is a no-op if the integer type is pointer sized.
2746     if (TLI.getValueType(DL, AddrInst->getOperand(0)->getType()) == PtrTy)
2747       return matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
2748     return false;
2749   }
2750   case Instruction::BitCast:
2751     // BitCast is always a noop, and we can handle it as long as it is
2752     // int->int or pointer->pointer (we don't want int<->fp or something).
2753     if ((AddrInst->getOperand(0)->getType()->isPointerTy() ||
2754          AddrInst->getOperand(0)->getType()->isIntegerTy()) &&
2755         // Don't touch identity bitcasts.  These were probably put here by LSR,
2756         // and we don't want to mess around with them.  Assume it knows what it
2757         // is doing.
2758         AddrInst->getOperand(0)->getType() != AddrInst->getType())
2759       return matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
2760     return false;
2761   case Instruction::AddrSpaceCast: {
2762     unsigned SrcAS
2763       = AddrInst->getOperand(0)->getType()->getPointerAddressSpace();
2764     unsigned DestAS = AddrInst->getType()->getPointerAddressSpace();
2765     if (TLI.isNoopAddrSpaceCast(SrcAS, DestAS))
2766       return matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
2767     return false;
2768   }
2769   case Instruction::Add: {
2770     // Check to see if we can merge in the RHS then the LHS.  If so, we win.
2771     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
2772     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
2773     // Start a transaction at this point.
2774     // The LHS may match but not the RHS.
2775     // Therefore, we need a higher level restoration point to undo partially
2776     // matched operation.
2777     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
2778         TPT.getRestorationPoint();
2779
2780     if (matchAddr(AddrInst->getOperand(1), Depth+1) &&
2781         matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1))
2782       return true;
2783
2784     // Restore the old addr mode info.
2785     AddrMode = BackupAddrMode;
2786     AddrModeInsts.resize(OldSize);
2787     TPT.rollback(LastKnownGood);
2788
2789     // Otherwise this was over-aggressive.  Try merging in the LHS then the RHS.
2790     if (matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1) &&
2791         matchAddr(AddrInst->getOperand(1), Depth+1))
2792       return true;
2793
2794     // Otherwise we definitely can't merge the ADD in.
2795     AddrMode = BackupAddrMode;
2796     AddrModeInsts.resize(OldSize);
2797     TPT.rollback(LastKnownGood);
2798     break;
2799   }
2800   //case Instruction::Or:
2801   // TODO: We can handle "Or Val, Imm" iff this OR is equivalent to an ADD.
2802   //break;
2803   case Instruction::Mul:
2804   case Instruction::Shl: {
2805     // Can only handle X*C and X << C.
2806     ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(1));
2807     if (!RHS)
2808       return false;
2809     int64_t Scale = RHS->getSExtValue();
2810     if (Opcode == Instruction::Shl)
2811       Scale = 1LL << Scale;
2812
2813     return matchScaledValue(AddrInst->getOperand(0), Scale, Depth);
2814   }
2815   case Instruction::GetElementPtr: {
2816     // Scan the GEP.  We check it if it contains constant offsets and at most
2817     // one variable offset.
2818     int VariableOperand = -1;
2819     unsigned VariableScale = 0;
2820
2821     int64_t ConstantOffset = 0;
2822     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(AddrInst);
2823     for (unsigned i = 1, e = AddrInst->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
2824       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
2825         const StructLayout *SL = DL.getStructLayout(STy);
2826         unsigned Idx =
2827           cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(i))->getZExtValue();
2828         ConstantOffset += SL->getElementOffset(Idx);
2829       } else {
2830         uint64_t TypeSize = DL.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
2831         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(i))) {
2832           ConstantOffset += CI->getSExtValue()*TypeSize;
2833         } else if (TypeSize) {  // Scales of zero don't do anything.
2834           // We only allow one variable index at the moment.
2835           if (VariableOperand != -1)
2836             return false;
2837
2838           // Remember the variable index.
2839           VariableOperand = i;
2840           VariableScale = TypeSize;
2841         }
2842       }
2843     }
2844
2845     // A common case is for the GEP to only do a constant offset.  In this case,
2846     // just add it to the disp field and check validity.
2847     if (VariableOperand == -1) {
2848       AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
2849       if (ConstantOffset == 0 ||
2850           TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace)) {
2851         // Check to see if we can fold the base pointer in too.
2852         if (matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1))
2853           return true;
2854       }
2855       AddrMode.BaseOffs -= ConstantOffset;
2856       return false;
2857     }
2858
2859     // Save the valid addressing mode in case we can't match.
2860     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
2861     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
2862
2863     // See if the scale and offset amount is valid for this target.
2864     AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
2865
2866     // Match the base operand of the GEP.
2867     if (!matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1)) {
2868       // If it couldn't be matched, just stuff the value in a register.
2869       if (AddrMode.HasBaseReg) {
2870         AddrMode = BackupAddrMode;
2871         AddrModeInsts.resize(OldSize);
2872         return false;
2873       }
2874       AddrMode.HasBaseReg = true;
2875       AddrMode.BaseReg = AddrInst->getOperand(0);
2876     }
2877
2878     // Match the remaining variable portion of the GEP.
2879     if (!matchScaledValue(AddrInst->getOperand(VariableOperand), VariableScale,
2880                           Depth)) {
2881       // If it couldn't be matched, try stuffing the base into a register
2882       // instead of matching it, and retrying the match of the scale.
2883       AddrMode = BackupAddrMode;
2884       AddrModeInsts.resize(OldSize);
2885       if (AddrMode.HasBaseReg)
2886         return false;
2887       AddrMode.HasBaseReg = true;
2888       AddrMode.BaseReg = AddrInst->getOperand(0);
2889       AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
2890       if (!matchScaledValue(AddrInst->getOperand(VariableOperand),
2891                             VariableScale, Depth)) {
2892         // If even that didn't work, bail.
2893         AddrMode = BackupAddrMode;
2894         AddrModeInsts.resize(OldSize);
2895         return false;
2896       }
2897     }
2898
2899     return true;
2900   }
2901   case Instruction::SExt:
2902   case Instruction::ZExt: {
2903     Instruction *Ext = dyn_cast<Instruction>(AddrInst);
2904     if (!Ext)
2905       return false;
2906
2907     // Try to move this ext out of the way of the addressing mode.
2908     // Ask for a method for doing so.
2909     TypePromotionHelper::Action TPH =
2910         TypePromotionHelper::getAction(Ext, InsertedInsts, TLI, PromotedInsts);
2911     if (!TPH)
2912       return false;
2913
2914     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
2915         TPT.getRestorationPoint();
2916     unsigned CreatedInstsCost = 0;
2917     unsigned ExtCost = !TLI.isExtFree(Ext);
2918     Value *PromotedOperand =
2919         TPH(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInstsCost, nullptr, nullptr, TLI);
2920     // SExt has been moved away.
2921     // Thus either it will be rematched later in the recursive calls or it is
2922     // gone. Anyway, we must not fold it into the addressing mode at this point.
2923     // E.g.,
2924     // op = add opnd, 1
2925     // idx = ext op
2926     // addr = gep base, idx
2927     // is now:
2928     // promotedOpnd = ext opnd            <- no match here
2929     // op = promoted_add promotedOpnd, 1  <- match (later in recursive calls)
2930     // addr = gep base, op                <- match
2931     if (MovedAway)
2932       *MovedAway = true;
2933
2934     assert(PromotedOperand &&
2935            "TypePromotionHelper should have filtered out those cases");
2936
2937     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
2938     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
2939
2940     if (!matchAddr(PromotedOperand, Depth) ||
2941         // The total of the new cost is equal to the cost of the created
2942         // instructions.
2943         // The total of the old cost is equal to the cost of the extension plus
2944         // what we have saved in the addressing mode.
2945         !isPromotionProfitable(CreatedInstsCost,
2946                                ExtCost + (AddrModeInsts.size() - OldSize),
2947                                PromotedOperand)) {
2948       AddrMode = BackupAddrMode;
2949       AddrModeInsts.resize(OldSize);
2950       DEBUG(dbgs() << "Sign extension does not pay off: rollback\n");
2951       TPT.rollback(LastKnownGood);
2952       return false;
2953     }
2954     return true;
2955   }
2956   }
2957   return false;
2958 }
2959
2960 /// If we can, try to add the value of 'Addr' into the current addressing mode.
2961 /// If Addr can't be added to AddrMode this returns false and leaves AddrMode
2962 /// unmodified. This assumes that Addr is either a pointer type or intptr_t
2963 /// for the target.
2964 ///
2965 bool AddressingModeMatcher::matchAddr(Value *Addr, unsigned Depth) {
2966   // Start a transaction at this point that we will rollback if the matching
2967   // fails.
2968   TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
2969       TPT.getRestorationPoint();
2970   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Addr)) {
2971     // Fold in immediates if legal for the target.
2972     AddrMode.BaseOffs += CI->getSExtValue();
2973     if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace))
2974       return true;
2975     AddrMode.BaseOffs -= CI->getSExtValue();
2976   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(Addr)) {
2977     // If this is a global variable, try to fold it into the addressing mode.
2978     if (!AddrMode.BaseGV) {
2979       AddrMode.BaseGV = GV;
2980       if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace))
2981         return true;
2982       AddrMode.BaseGV = nullptr;
2983     }
2984   } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Addr)) {
2985     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
2986     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
2987
2988     // Check to see if it is possible to fold this operation.
2989     bool MovedAway = false;
2990     if (matchOperationAddr(I, I->getOpcode(), Depth, &MovedAway)) {
2991       // This instruction may have been moved away. If so, there is nothing
2992       // to check here.
2993       if (MovedAway)
2994         return true;
2995       // Okay, it's possible to fold this.  Check to see if it is actually
2996       // *profitable* to do so.  We use a simple cost model to avoid increasing
2997       // register pressure too much.
2998       if (I->hasOneUse() ||
2999           isProfitableToFoldIntoAddressingMode(I, BackupAddrMode, AddrMode)) {
3000         AddrModeInsts.push_back(I);
3001         return true;
3002       }
3003
3004       // It isn't profitable to do this, roll back.
3005       //cerr << "NOT FOLDING: " << *I;
3006       AddrMode = BackupAddrMode;
3007       AddrModeInsts.resize(OldSize);
3008       TPT.rollback(LastKnownGood);
3009     }
3010   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Addr)) {
3011     if (matchOperationAddr(CE, CE->getOpcode(), Depth))
3012       return true;
3013     TPT.rollback(LastKnownGood);
3014   } else if (isa<ConstantPointerNull>(Addr)) {
3015     // Null pointer gets folded without affecting the addressing mode.
3016     return true;
3017   }
3018
3019   // Worse case, the target should support [reg] addressing modes. :)
3020   if (!AddrMode.HasBaseReg) {
3021     AddrMode.HasBaseReg = true;
3022     AddrMode.BaseReg = Addr;
3023     // Still check for legality in case the target supports [imm] but not [i+r].
3024     if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace))
3025       return true;
3026     AddrMode.HasBaseReg = false;
3027     AddrMode.BaseReg = nullptr;
3028   }
3029
3030   // If the base register is already taken, see if we can do [r+r].
3031   if (AddrMode.Scale == 0) {
3032     AddrMode.Scale = 1;
3033     AddrMode.ScaledReg = Addr;
3034     if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace))
3035       return true;
3036     AddrMode.Scale = 0;
3037     AddrMode.ScaledReg = nullptr;
3038   }
3039   // Couldn't match.
3040   TPT.rollback(LastKnownGood);
3041   return false;
3042 }
3043
3044 /// Check to see if all uses of OpVal by the specified inline asm call are due
3045 /// to memory operands. If so, return true, otherwise return false.
3046 static bool IsOperandAMemoryOperand(CallInst *CI, InlineAsm *IA, Value *OpVal,
3047                                     const TargetMachine &TM) {
3048   const Function *F = CI->getParent()->getParent();
3049   const TargetLowering *TLI = TM.getSubtargetImpl(*F)->getTargetLowering();
3050   const TargetRegisterInfo *TRI = TM.getSubtargetImpl(*F)->getRegisterInfo();
3051   TargetLowering::AsmOperandInfoVector TargetConstraints =
3052       TLI->ParseConstraints(F->getParent()->getDataLayout(), TRI,
3053                             ImmutableCallSite(CI));
3054   for (unsigned i = 0, e = TargetConstraints.size(); i != e; ++i) {
3055     TargetLowering::AsmOperandInfo &OpInfo = TargetConstraints[i];
3056
3057     // Compute the constraint code and ConstraintType to use.
3058     TLI->ComputeConstraintToUse(OpInfo, SDValue());
3059
3060     // If this asm operand is our Value*, and if it isn't an indirect memory
3061     // operand, we can't fold it!
3062     if (OpInfo.CallOperandVal == OpVal &&
3063         (OpInfo.ConstraintType != TargetLowering::C_Memory ||
3064          !OpInfo.isIndirect))
3065       return false;
3066   }
3067
3068   return true;
3069 }
3070
3071 /// Recursively walk all the uses of I until we find a memory use.
3072 /// If we find an obviously non-foldable instruction, return true.
3073 /// Add the ultimately found memory instructions to MemoryUses.
3074 static bool FindAllMemoryUses(
3075     Instruction *I,
3076     SmallVectorImpl<std::pair<Instruction *, unsigned>> &MemoryUses,
3077     SmallPtrSetImpl<Instruction *> &ConsideredInsts, const TargetMachine &TM) {
3078   // If we already considered this instruction, we're done.
3079   if (!ConsideredInsts.insert(I).second)
3080     return false;
3081
3082   // If this is an obviously unfoldable instruction, bail out.
3083   if (!MightBeFoldableInst(I))
3084     return true;
3085
3086   // Loop over all the uses, recursively processing them.
3087   for (Use &U : I->uses()) {
3088     Instruction *UserI = cast<Instruction>(U.getUser());
3089
3090     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(UserI)) {
3091       MemoryUses.push_back(std::make_pair(LI, U.getOperandNo()));
3092       continue;
3093     }
3094
3095     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(UserI)) {
3096       unsigned opNo = U.getOperandNo();
3097       if (opNo == 0) return true; // Storing addr, not into addr.
3098       MemoryUses.push_back(std::make_pair(SI, opNo));
3099       continue;
3100     }
3101
3102     if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(UserI)) {
3103       InlineAsm *IA = dyn_cast<InlineAsm>(CI->getCalledValue());
3104       if (!IA) return true;
3105
3106       // If this is a memory operand, we're cool, otherwise bail out.
3107       if (!IsOperandAMemoryOperand(CI, IA, I, TM))
3108         return true;
3109       continue;
3110     }
3111
3112     if (FindAllMemoryUses(UserI, MemoryUses, ConsideredInsts, TM))
3113       return true;
3114   }
3115
3116   return false;
3117 }
3118
3119 /// Return true if Val is already known to be live at the use site that we're
3120 /// folding it into. If so, there is no cost to include it in the addressing
3121 /// mode. KnownLive1 and KnownLive2 are two values that we know are live at the
3122 /// instruction already.
3123 bool AddressingModeMatcher::valueAlreadyLiveAtInst(Value *Val,Value *KnownLive1,
3124                                                    Value *KnownLive2) {
3125   // If Val is either of the known-live values, we know it is live!
3126   if (Val == nullptr || Val == KnownLive1 || Val == KnownLive2)
3127     return true;
3128
3129   // All values other than instructions and arguments (e.g. constants) are live.
3130   if (!isa<Instruction>(Val) && !isa<Argument>(Val)) return true;
3131
3132   // If Val is a constant sized alloca in the entry block, it is live, this is
3133   // true because it is just a reference to the stack/frame pointer, which is
3134   // live for the whole function.
3135   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Val))
3136     if (AI->isStaticAlloca())
3137       return true;
3138
3139   // Check to see if this value is already used in the memory instruction's
3140   // block.  If so, it's already live into the block at the very least, so we
3141   // can reasonably fold it.
3142   return Val->isUsedInBasicBlock(MemoryInst->getParent());
3143 }
3144
3145 /// It is possible for the addressing mode of the machine to fold the specified
3146 /// instruction into a load or store that ultimately uses it.
3147 /// However, the specified instruction has multiple uses.
3148 /// Given this, it may actually increase register pressure to fold it
3149 /// into the load. For example, consider this code:
3150 ///
3151 ///     X = ...
3152 ///     Y = X+1
3153 ///     use(Y)   -> nonload/store
3154 ///     Z = Y+1
3155 ///     load Z
3156 ///
3157 /// In this case, Y has multiple uses, and can be folded into the load of Z
3158 /// (yielding load [X+2]).  However, doing this will cause both "X" and "X+1" to
3159 /// be live at the use(Y) line.  If we don't fold Y into load Z, we use one
3160 /// fewer register.  Since Y can't be folded into "use(Y)" we don't increase the
3161 /// number of computations either.
3162 ///
3163 /// Note that this (like most of CodeGenPrepare) is just a rough heuristic.  If
3164 /// X was live across 'load Z' for other reasons, we actually *would* want to
3165 /// fold the addressing mode in the Z case.  This would make Y die earlier.
3166 bool AddressingModeMatcher::
3167 isProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I, ExtAddrMode &AMBefore,
3168                                      ExtAddrMode &AMAfter) {
3169   if (IgnoreProfitability) return true;
3170
3171   // AMBefore is the addressing mode before this instruction was folded into it,
3172   // and AMAfter is the addressing mode after the instruction was folded.  Get
3173   // the set of registers referenced by AMAfter and subtract out those
3174   // referenced by AMBefore: this is the set of values which folding in this
3175   // address extends the lifetime of.
3176   //
3177   // Note that there are only two potential values being referenced here,
3178   // BaseReg and ScaleReg (global addresses are always available, as are any
3179   // folded immediates).
3180   Value *BaseReg = AMAfter.BaseReg, *ScaledReg = AMAfter.ScaledReg;
3181
3182   // If the BaseReg or ScaledReg was referenced by the previous addrmode, their
3183   // lifetime wasn't extended by adding this instruction.
3184   if (valueAlreadyLiveAtInst(BaseReg, AMBefore.BaseReg, AMBefore.ScaledReg))
3185     BaseReg = nullptr;
3186   if (valueAlreadyLiveAtInst(ScaledReg, AMBefore.BaseReg, AMBefore.ScaledReg))
3187     ScaledReg = nullptr;
3188
3189   // If folding this instruction (and it's subexprs) didn't extend any live
3190   // ranges, we're ok with it.
3191   if (!BaseReg && !ScaledReg)
3192     return true;
3193
3194   // If all uses of this instruction are ultimately load/store/inlineasm's,
3195   // check to see if their addressing modes will include this instruction.  If
3196   // so, we can fold it into all uses, so it doesn't matter if it has multiple
3197   // uses.
3198   SmallVector<std::pair<Instruction*,unsigned>, 16> MemoryUses;
3199   SmallPtrSet<Instruction*, 16> ConsideredInsts;
3200   if (FindAllMemoryUses(I, MemoryUses, ConsideredInsts, TM))
3201     return false;  // Has a non-memory, non-foldable use!
3202
3203   // Now that we know that all uses of this instruction are part of a chain of
3204   // computation involving only operations that could theoretically be folded
3205   // into a memory use, loop over each of these uses and see if they could
3206   // *actually* fold the instruction.
3207   SmallVector<Instruction*, 32> MatchedAddrModeInsts;
3208   for (unsigned i = 0, e = MemoryUses.size(); i != e; ++i) {
3209     Instruction *User = MemoryUses[i].first;
3210     unsigned OpNo = MemoryUses[i].second;
3211
3212     // Get the access type of this use.  If the use isn't a pointer, we don't
3213     // know what it accesses.
3214     Value *Address = User->getOperand(OpNo);
3215     PointerType *AddrTy = dyn_cast<PointerType>(Address->getType());
3216     if (!AddrTy)
3217       return false;
3218     Type *AddressAccessTy = AddrTy->getElementType();
3219     unsigned AS = AddrTy->getAddressSpace();
3220
3221     // Do a match against the root of this address, ignoring profitability. This
3222     // will tell us if the addressing mode for the memory operation will
3223     // *actually* cover the shared instruction.
3224     ExtAddrMode Result;
3225     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3226         TPT.getRestorationPoint();
3227     AddressingModeMatcher Matcher(MatchedAddrModeInsts, TM, AddressAccessTy, AS,
3228                                   MemoryInst, Result, InsertedInsts,
3229                                   PromotedInsts, TPT);
3230     Matcher.IgnoreProfitability = true;
3231     bool Success = Matcher.matchAddr(Address, 0);
3232     (void)Success; assert(Success && "Couldn't select *anything*?");
3233
3234     // The match was to check the profitability, the changes made are not
3235     // part of the original matcher. Therefore, they should be dropped
3236     // otherwise the original matcher will not present the right state.
3237     TPT.rollback(LastKnownGood);
3238
3239     // If the match didn't cover I, then it won't be shared by it.
3240     if (std::find(MatchedAddrModeInsts.begin(), MatchedAddrModeInsts.end(),
3241                   I) == MatchedAddrModeInsts.end())
3242       return false;
3243
3244     MatchedAddrModeInsts.clear();
3245   }
3246
3247   return true;
3248 }
3249
3250 } // end anonymous namespace
3251
3252 /// Return true if the specified values are defined in a
3253 /// different basic block than BB.
3254 static bool IsNonLocalValue(Value *V, BasicBlock *BB) {
3255   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
3256     return I->getParent() != BB;
3257   return false;
3258 }
3259
3260 /// Load and Store Instructions often have addressing modes that can do
3261 /// significant amounts of computation. As such, instruction selection will try
3262 /// to get the load or store to do as much computation as possible for the
3263 /// program. The problem is that isel can only see within a single block. As
3264 /// such, we sink as much legal addressing mode work into the block as possible.
3265 ///
3266 /// This method is used to optimize both load/store and inline asms with memory
3267 /// operands.
3268 bool CodeGenPrepare::optimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
3269                                         Type *AccessTy, unsigned AddrSpace) {
3270   Value *Repl = Addr;
3271
3272   // Try to collapse single-value PHI nodes.  This is necessary to undo
3273   // unprofitable PRE transformations.
3274   SmallVector<Value*, 8> worklist;
3275   SmallPtrSet<Value*, 16> Visited;
3276   worklist.push_back(Addr);
3277
3278   // Use a worklist to iteratively look through PHI nodes, and ensure that
3279   // the addressing mode obtained from the non-PHI roots of the graph
3280   // are equivalent.
3281   Value *Consensus = nullptr;
3282   unsigned NumUsesConsensus = 0;
3283   bool IsNumUsesConsensusValid = false;
3284   SmallVector<Instruction*, 16> AddrModeInsts;
3285   ExtAddrMode AddrMode;
3286   TypePromotionTransaction TPT;
3287   TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3288       TPT.getRestorationPoint();
3289   while (!worklist.empty()) {
3290     Value *V = worklist.back();
3291     worklist.pop_back();
3292
3293     // Break use-def graph loops.
3294     if (!Visited.insert(V).second) {
3295       Consensus = nullptr;
3296       break;
3297     }
3298
3299     // For a PHI node, push all of its incoming values.
3300     if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(V)) {
3301       for (Value *IncValue : P->incoming_values())
3302         worklist.push_back(IncValue);
3303       continue;
3304     }
3305
3306     // For non-PHIs, determine the addressing mode being computed.
3307     SmallVector<Instruction*, 16> NewAddrModeInsts;
3308     ExtAddrMode NewAddrMode = AddressingModeMatcher::Match(
3309       V, AccessTy, AddrSpace, MemoryInst, NewAddrModeInsts, *TM,
3310       InsertedInsts, PromotedInsts, TPT);
3311
3312     // This check is broken into two cases with very similar code to avoid using
3313     // getNumUses() as much as possible. Some values have a lot of uses, so
3314     // calling getNumUses() unconditionally caused a significant compile-time
3315     // regression.
3316     if (!Consensus) {
3317       Consensus = V;
3318       AddrMode = NewAddrMode;
3319       AddrModeInsts = NewAddrModeInsts;
3320       continue;
3321     } else if (NewAddrMode == AddrMode) {
3322       if (!IsNumUsesConsensusValid) {
3323         NumUsesConsensus = Consensus->getNumUses();
3324         IsNumUsesConsensusValid = true;
3325       }
3326
3327       // Ensure that the obtained addressing mode is equivalent to that obtained
3328       // for all other roots of the PHI traversal.  Also, when choosing one
3329       // such root as representative, select the one with the most uses in order
3330       // to keep the cost modeling heuristics in AddressingModeMatcher
3331       // applicable.
3332       unsigned NumUses = V->getNumUses();
3333       if (NumUses > NumUsesConsensus) {
3334         Consensus = V;
3335         NumUsesConsensus = NumUses;
3336         AddrModeInsts = NewAddrModeInsts;
3337       }
3338       continue;
3339     }
3340
3341     Consensus = nullptr;
3342     break;
3343   }
3344
3345   // If the addressing mode couldn't be determined, or if multiple different
3346   // ones were determined, bail out now.
3347   if (!Consensus) {
3348     TPT.rollback(LastKnownGood);
3349     return false;
3350   }
3351   TPT.commit();
3352
3353   // Check to see if any of the instructions supersumed by this addr mode are
3354   // non-local to I's BB.
3355   bool AnyNonLocal = false;
3356   for (unsigned i = 0, e = AddrModeInsts.size(); i != e; ++i) {
3357     if (IsNonLocalValue(AddrModeInsts[i], MemoryInst->getParent())) {
3358       AnyNonLocal = true;
3359       break;
3360     }
3361   }
3362
3363   // If all the instructions matched are already in this BB, don't do anything.
3364   if (!AnyNonLocal) {
3365     DEBUG(dbgs() << "CGP: Found      local addrmode: " << AddrMode << "\n");
3366     return false;
3367   }
3368
3369   // Insert this computation right after this user.  Since our caller is
3370   // scanning from the top of the BB to the bottom, reuse of the expr are
3371   // guaranteed to happen later.
3372   IRBuilder<> Builder(MemoryInst);
3373
3374   // Now that we determined the addressing expression we want to use and know
3375   // that we have to sink it into this block.  Check to see if we have already
3376   // done this for some other load/store instr in this block.  If so, reuse the
3377   // computation.
3378   Value *&SunkAddr = SunkAddrs[Addr];
3379   if (SunkAddr) {
3380     DEBUG(dbgs() << "CGP: Reusing nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
3381                  << *MemoryInst << "\n");
3382     if (SunkAddr->getType() != Addr->getType())
3383       SunkAddr = Builder.CreateBitCast(SunkAddr, Addr->getType());
3384   } else if (AddrSinkUsingGEPs ||
3385              (!AddrSinkUsingGEPs.getNumOccurrences() && TM &&
3386               TM->getSubtargetImpl(*MemoryInst->getParent()->getParent())
3387                   ->useAA())) {
3388     // By default, we use the GEP-based method when AA is used later. This
3389     // prevents new inttoptr/ptrtoint pairs from degrading AA capabilities.
3390     DEBUG(dbgs() << "CGP: SINKING nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
3391                  << *MemoryInst << "\n");
3392     Type *IntPtrTy = DL->getIntPtrType(Addr->getType());
3393     Value *ResultPtr = nullptr, *ResultIndex = nullptr;
3394
3395     // First, find the pointer.
3396     if (AddrMode.BaseReg && AddrMode.BaseReg->getType()->isPointerTy()) {
3397       ResultPtr = AddrMode.BaseReg;
3398       AddrMode.BaseReg = nullptr;
3399     }
3400
3401     if (AddrMode.Scale && AddrMode.ScaledReg->getType()->isPointerTy()) {
3402       // We can't add more than one pointer together, nor can we scale a
3403       // pointer (both of which seem meaningless).
3404       if (ResultPtr || AddrMode.Scale != 1)
3405         return false;
3406
3407       ResultPtr = AddrMode.ScaledReg;
3408       AddrMode.Scale = 0;
3409     }
3410
3411     if (AddrMode.BaseGV) {
3412       if (ResultPtr)
3413         return false;
3414
3415       ResultPtr = AddrMode.BaseGV;
3416     }
3417
3418     // If the real base value actually came from an inttoptr, then the matcher
3419     // will look through it and provide only the integer value. In that case,
3420     // use it here.
3421     if (!ResultPtr && AddrMode.BaseReg) {
3422       ResultPtr =
3423         Builder.CreateIntToPtr(AddrMode.BaseReg, Addr->getType(), "sunkaddr");
3424       AddrMode.BaseReg = nullptr;
3425     } else if (!ResultPtr && AddrMode.Scale == 1) {
3426       ResultPtr =
3427         Builder.CreateIntToPtr(AddrMode.ScaledReg, Addr->getType(), "sunkaddr");
3428       AddrMode.Scale = 0;
3429     }
3430
3431     if (!ResultPtr &&
3432         !AddrMode.BaseReg && !AddrMode.Scale && !AddrMode.BaseOffs) {
3433       SunkAddr = Constant::getNullValue(Addr->getType());
3434     } else if (!ResultPtr) {
3435       return false;
3436     } else {
3437       Type *I8PtrTy =
3438           Builder.getInt8PtrTy(Addr->getType()->getPointerAddressSpace());
3439       Type *I8Ty = Builder.getInt8Ty();
3440
3441       // Start with the base register. Do this first so that subsequent address
3442       // matching finds it last, which will prevent it from trying to match it
3443       // as the scaled value in case it happens to be a mul. That would be
3444       // problematic if we've sunk a different mul for the scale, because then
3445       // we'd end up sinking both muls.
3446       if (AddrMode.BaseReg) {
3447         Value *V = AddrMode.BaseReg;
3448         if (V->getType() != IntPtrTy)
3449           V = Builder.CreateIntCast(V, IntPtrTy, /*isSigned=*/true, "sunkaddr");
3450
3451         ResultIndex = V;
3452       }
3453
3454       // Add the scale value.
3455       if (AddrMode.Scale) {
3456         Value *V = AddrMode.ScaledReg;
3457         if (V->getType() == IntPtrTy) {
3458           // done.
3459         } else if (cast<IntegerType>(IntPtrTy)->getBitWidth() <
3460                    cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth()) {
3461           V = Builder.CreateTrunc(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
3462         } else {
3463           // It is only safe to sign extend the BaseReg if we know that the math
3464           // required to create it did not overflow before we extend it. Since
3465           // the original IR value was tossed in favor of a constant back when
3466           // the AddrMode was created we need to bail out gracefully if widths
3467           // do not match instead of extending it.
3468           Instruction *I = dyn_cast_or_null<Instruction>(ResultIndex);
3469           if (I && (ResultIndex != AddrMode.BaseReg))
3470             I->eraseFromParent();
3471           return false;
3472         }
3473
3474         if (AddrMode.Scale != 1)
3475           V = Builder.CreateMul(V, ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.Scale),
3476                                 "sunkaddr");
3477         if (ResultIndex)
3478           ResultIndex = Builder.CreateAdd(ResultIndex, V, "sunkaddr");
3479         else
3480           ResultIndex = V;
3481       }
3482
3483       // Add in the Base Offset if present.
3484       if (AddrMode.BaseOffs) {
3485         Value *V = ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.BaseOffs);
3486         if (ResultIndex) {
3487           // We need to add this separately from the scale above to help with
3488           // SDAG consecutive load/store merging.
3489           if (ResultPtr->getType() != I8PtrTy)
3490             ResultPtr = Builder.CreateBitCast(ResultPtr, I8PtrTy);
3491           ResultPtr = Builder.CreateGEP(I8Ty, ResultPtr, ResultIndex, "sunkaddr");
3492         }
3493
3494         ResultIndex = V;
3495       }
3496
3497       if (!ResultIndex) {
3498         SunkAddr = ResultPtr;
3499       } else {
3500         if (ResultPtr->getType() != I8PtrTy)
3501           ResultPtr = Builder.CreateBitCast(ResultPtr, I8PtrTy);
3502         SunkAddr = Builder.CreateGEP(I8Ty, ResultPtr, ResultIndex, "sunkaddr");
3503       }
3504
3505       if (SunkAddr->getType() != Addr->getType())
3506         SunkAddr = Builder.CreateBitCast(SunkAddr, Addr->getType());
3507     }
3508   } else {
3509     DEBUG(dbgs() << "CGP: SINKING nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
3510                  << *MemoryInst << "\n");
3511     Type *IntPtrTy = DL->getIntPtrType(Addr->getType());
3512     Value *Result = nullptr;
3513
3514     // Start with the base register. Do this first so that subsequent address
3515     // matching finds it last, which will prevent it from trying to match it
3516     // as the scaled value in case it happens to be a mul. That would be
3517     // problematic if we've sunk a different mul for the scale, because then
3518     // we'd end up sinking both muls.
3519     if (AddrMode.BaseReg) {
3520       Value *V = AddrMode.BaseReg;
3521       if (V->getType()->isPointerTy())
3522         V = Builder.CreatePtrToInt(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
3523       if (V->getType() != IntPtrTy)
3524         V = Builder.CreateIntCast(V, IntPtrTy, /*isSigned=*/true, "sunkaddr");
3525       Result = V;
3526     }
3527
3528     // Add the scale value.
3529     if (AddrMode.Scale) {
3530       Value *V = AddrMode.ScaledReg;
3531       if (V->getType() == IntPtrTy) {
3532         // done.
3533       } else if (V->getType()->isPointerTy()) {
3534         V = Builder.CreatePtrToInt(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
3535       } else if (cast<IntegerType>(IntPtrTy)->getBitWidth() <
3536                  cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth()) {
3537         V = Builder.CreateTrunc(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
3538       } else {
3539         // It is only safe to sign extend the BaseReg if we know that the math
3540         // required to create it did not overflow before we extend it. Since
3541         // the original IR value was tossed in favor of a constant back when
3542         // the AddrMode was created we need to bail out gracefully if widths
3543         // do not match instead of extending it.
3544         Instruction *I = dyn_cast_or_null<Instruction>(Result);
3545         if (I && (Result != AddrMode.BaseReg))
3546           I->eraseFromParent();
3547         return false;
3548       }
3549       if (AddrMode.Scale != 1)
3550         V = Builder.CreateMul(V, ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.Scale),
3551                               "sunkaddr");
3552       if (Result)
3553         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
3554       else
3555         Result = V;
3556     }
3557
3558     // Add in the BaseGV if present.
3559     if (AddrMode.BaseGV) {
3560       Value *V = Builder.CreatePtrToInt(AddrMode.BaseGV, IntPtrTy, "sunkaddr");
3561       if (Result)
3562         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
3563       else
3564         Result = V;
3565     }
3566
3567     // Add in the Base Offset if present.
3568     if (AddrMode.BaseOffs) {
3569       Value *V = ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.BaseOffs);
3570       if (Result)
3571         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
3572       else
3573         Result = V;
3574     }
3575
3576     if (!Result)
3577       SunkAddr = Constant::getNullValue(Addr->getType());
3578     else
3579       SunkAddr = Builder.CreateIntToPtr(Result, Addr->getType(), "sunkaddr");
3580   }
3581
3582   MemoryInst->replaceUsesOfWith(Repl, SunkAddr);
3583
3584   // If we have no uses, recursively delete the value and all dead instructions
3585   // using it.
3586   if (Repl->use_empty()) {
3587     // This can cause recursive deletion, which can invalidate our iterator.
3588     // Use a WeakVH to hold onto it in case this happens.
3589     WeakVH IterHandle(&*CurInstIterator);
3590     BasicBlock *BB = CurInstIterator->getParent();
3591
3592     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Repl, TLInfo);
3593
3594     if (IterHandle != CurInstIterator.getNodePtrUnchecked()) {
3595       // If the iterator instruction was recursively deleted, start over at the
3596       // start of the block.
3597       CurInstIterator = BB->begin();
3598       SunkAddrs.clear();
3599     }
3600   }
3601   ++NumMemoryInsts;
3602   return true;
3603 }
3604
3605 /// If there are any memory operands, use OptimizeMemoryInst to sink their
3606 /// address computing into the block when possible / profitable.
3607 bool CodeGenPrepare::optimizeInlineAsmInst(CallInst *CS) {
3608   bool MadeChange = false;
3609
3610   const TargetRegisterInfo *TRI =
3611       TM->getSubtargetImpl(*CS->getParent()->getParent())->getRegisterInfo();
3612   TargetLowering::AsmOperandInfoVector TargetConstraints =
3613       TLI->ParseConstraints(*DL, TRI, CS);
3614   unsigned ArgNo = 0;
3615   for (unsigned i = 0, e = TargetConstraints.size(); i != e; ++i) {
3616     TargetLowering::AsmOperandInfo &OpInfo = TargetConstraints[i];
3617
3618     // Compute the constraint code and ConstraintType to use.
3619     TLI->ComputeConstraintToUse(OpInfo, SDValue());
3620
3621     if (OpInfo.ConstraintType == TargetLowering::C_Memory &&
3622         OpInfo.isIndirect) {
3623       Value *OpVal = CS->getArgOperand(ArgNo++);
3624       MadeChange |= optimizeMemoryInst(CS, OpVal, OpVal->getType(), ~0u);
3625     } else if (OpInfo.Type == InlineAsm::isInput)
3626       ArgNo++;
3627   }
3628
3629   return MadeChange;
3630 }
3631
3632 /// \brief Check if all the uses of \p Inst are equivalent (or free) zero or
3633 /// sign extensions.
3634 static bool hasSameExtUse(Instruction *Inst, const TargetLowering &TLI) {
3635   assert(!Inst->use_empty() && "Input must have at least one use");
3636   const Instruction *FirstUser = cast<Instruction>(*Inst->user_begin());
3637   bool IsSExt = isa<SExtInst>(FirstUser);
3638   Type *ExtTy = FirstUser->getType();
3639   for (const User *U : Inst->users()) {
3640     const Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
3641     if ((IsSExt && !isa<SExtInst>(UI)) || (!IsSExt && !isa<ZExtInst>(UI)))
3642       return false;
3643     Type *CurTy = UI->getType();
3644     // Same input and output types: Same instruction after CSE.
3645     if (CurTy == ExtTy)
3646       continue;
3647
3648     // If IsSExt is true, we are in this situation:
3649     // a = Inst
3650     // b = sext ty1 a to ty2
3651     // c = sext ty1 a to ty3
3652     // Assuming ty2 is shorter than ty3, this could be turned into:
3653     // a = Inst
3654     // b = sext ty1 a to ty2
3655     // c = sext ty2 b to ty3
3656     // However, the last sext is not free.
3657     if (IsSExt)
3658       return false;
3659
3660     // This is a ZExt, maybe this is free to extend from one type to another.
3661     // In that case, we would not account for a different use.
3662     Type *NarrowTy;
3663     Type *LargeTy;
3664     if (ExtTy->getScalarType()->getIntegerBitWidth() >
3665         CurTy->getScalarType()->getIntegerBitWidth()) {
3666       NarrowTy = CurTy;
3667       LargeTy = ExtTy;
3668     } else {
3669       NarrowTy = ExtTy;
3670       LargeTy = CurTy;
3671     }
3672
3673     if (!TLI.isZExtFree(NarrowTy, LargeTy))
3674       return false;
3675   }
3676   // All uses are the same or can be derived from one another for free.
3677   return true;
3678 }
3679
3680 /// \brief Try to form ExtLd by promoting \p Exts until they reach a
3681 /// load instruction.
3682 /// If an ext(load) can be formed, it is returned via \p LI for the load
3683 /// and \p Inst for the extension.
3684 /// Otherwise LI == nullptr and Inst == nullptr.
3685 /// When some promotion happened, \p TPT contains the proper state to
3686 /// revert them.
3687 ///
3688 /// \return true when promoting was necessary to expose the ext(load)
3689 /// opportunity, false otherwise.
3690 ///
3691 /// Example:
3692 /// \code
3693 /// %ld = load i32* %addr
3694 /// %add = add nuw i32 %ld, 4
3695 /// %zext = zext i32 %add to i64
3696 /// \endcode
3697 /// =>
3698 /// \code
3699 /// %ld = load i32* %addr
3700 /// %zext = zext i32 %ld to i64
3701 /// %add = add nuw i64 %zext, 4
3702 /// \encode
3703 /// Thanks to the promotion, we can match zext(load i32*) to i64.
3704 bool CodeGenPrepare::extLdPromotion(TypePromotionTransaction &TPT,
3705                                     LoadInst *&LI, Instruction *&Inst,
3706                                     const SmallVectorImpl<Instruction *> &Exts,
3707                                     unsigned CreatedInstsCost = 0) {
3708   // Iterate over all the extensions to see if one form an ext(load).
3709   for (auto I : Exts) {
3710     // Check if we directly have ext(load).
3711     if ((LI = dyn_cast<LoadInst>(I->getOperand(0)))) {
3712       Inst = I;
3713       // No promotion happened here.
3714       return false;
3715     }
3716     // Check whether or not we want to do any promotion.
3717     if (!TLI || !TLI->enableExtLdPromotion() || DisableExtLdPromotion)
3718       continue;
3719     // Get the action to perform the promotion.
3720     TypePromotionHelper::Action TPH = TypePromotionHelper::getAction(
3721         I, InsertedInsts, *TLI, PromotedInsts);
3722     // Check if we can promote.
3723     if (!TPH)
3724       continue;
3725     // Save the current state.
3726     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3727         TPT.getRestorationPoint();
3728     SmallVector<Instruction *, 4> NewExts;
3729     unsigned NewCreatedInstsCost = 0;
3730     unsigned ExtCost = !TLI->isExtFree(I);
3731     // Promote.
3732     Value *PromotedVal = TPH(I, TPT, PromotedInsts, NewCreatedInstsCost,
3733                              &NewExts, nullptr, *TLI);
3734     assert(PromotedVal &&
3735            "TypePromotionHelper should have filtered out those cases");
3736
3737     // We would be able to merge only one extension in a load.
3738     // Therefore, if we have more than 1 new extension we heuristically
3739     // cut this search path, because it means we degrade the code quality.
3740     // With exactly 2, the transformation is neutral, because we will merge
3741     // one extension but leave one. However, we optimistically keep going,
3742     // because the new extension may be removed too.
3743     long long TotalCreatedInstsCost = CreatedInstsCost + NewCreatedInstsCost;
3744     TotalCreatedInstsCost -= ExtCost;
3745     if (!StressExtLdPromotion &&
3746         (TotalCreatedInstsCost > 1 ||
3747          !isPromotedInstructionLegal(*TLI, *DL, PromotedVal))) {
3748       // The promotion is not profitable, rollback to the previous state.
3749       TPT.rollback(LastKnownGood);
3750       continue;
3751     }
3752     // The promotion is profitable.
3753     // Check if it exposes an ext(load).
3754     (void)extLdPromotion(TPT, LI, Inst, NewExts, TotalCreatedInstsCost);
3755     if (LI && (StressExtLdPromotion || NewCreatedInstsCost <= ExtCost ||
3756                // If we have created a new extension, i.e., now we have two
3757                // extensions. We must make sure one of them is merged with
3758                // the load, otherwise we may degrade the code quality.
3759                (LI->hasOneUse() || hasSameExtUse(LI, *TLI))))
3760       // Promotion happened.
3761       return true;
3762     // If this does not help to expose an ext(load) then, rollback.
3763     TPT.rollback(LastKnownGood);
3764   }
3765   // None of the extension can form an ext(load).
3766   LI = nullptr;
3767   Inst = nullptr;
3768   return false;
3769 }
3770
3771 /// Move a zext or sext fed by a load into the same basic block as the load,
3772 /// unless conditions are unfavorable. This allows SelectionDAG to fold the
3773 /// extend into the load.
3774 /// \p I[in/out] the extension may be modified during the process if some
3775 /// promotions apply.
3776 ///
3777 bool CodeGenPrepare::moveExtToFormExtLoad(Instruction *&I) {
3778   // Try to promote a chain of computation if it allows to form
3779   // an extended load.
3780   TypePromotionTransaction TPT;
3781   TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3782     TPT.getRestorationPoint();
3783   SmallVector<Instruction *, 1> Exts;
3784   Exts.push_back(I);
3785   // Look for a load being extended.
3786   LoadInst *LI = nullptr;
3787   Instruction *OldExt = I;
3788   bool HasPromoted = extLdPromotion(TPT, LI, I, Exts);
3789   if (!LI || !I) {
3790     assert(!HasPromoted && !LI && "If we did not match any load instruction "
3791                                   "the code must remain the same");
3792     I = OldExt;
3793     return false;
3794   }
3795
3796   // If they're already in the same block, there's nothing to do.
3797   // Make the cheap checks first if we did not promote.
3798   // If we promoted, we need to check if it is indeed profitable.
3799   if (!HasPromoted && LI->getParent() == I->getParent())
3800     return false;
3801
3802   EVT VT = TLI->getValueType(*DL, I->getType());
3803   EVT LoadVT = TLI->getValueType(*DL, LI->getType());
3804
3805   // If the load has other users and the truncate is not free, this probably
3806   // isn't worthwhile.
3807   if (!LI->hasOneUse() && TLI &&
3808       (TLI->isTypeLegal(LoadVT) || !TLI->isTypeLegal(VT)) &&
3809       !TLI->isTruncateFree(I->getType(), LI->getType())) {
3810     I = OldExt;
3811     TPT.rollback(LastKnownGood);
3812     return false;
3813   }
3814
3815   // Check whether the target supports casts folded into loads.
3816   unsigned LType;
3817   if (isa<ZExtInst>(I))
3818     LType = ISD::ZEXTLOAD;
3819   else {
3820     assert(isa<SExtInst>(I) && "Unexpected ext type!");
3821     LType = ISD::SEXTLOAD;
3822   }
3823   if (TLI && !TLI->isLoadExtLegal(LType, VT, LoadVT)) {
3824     I = OldExt;
3825     TPT.rollback(LastKnownGood);
3826     return false;
3827   }
3828
3829   // Move the extend into the same block as the load, so that SelectionDAG
3830   // can fold it.
3831   TPT.commit();
3832   I->removeFromParent();
3833   I->insertAfter(LI);
3834   ++NumExtsMoved;
3835   return true;
3836 }
3837
3838 bool CodeGenPrepare::optimizeExtUses(Instruction *I) {
3839   BasicBlock *DefBB = I->getParent();
3840
3841   // If the result of a {s|z}ext and its source are both live out, rewrite all
3842   // other uses of the source with result of extension.
3843   Value *Src = I->getOperand(0);
3844   if (Src->hasOneUse())
3845     return false;
3846
3847   // Only do this xform if truncating is free.
3848   if (TLI && !TLI->isTruncateFree(I->getType(), Src->getType()))
3849     return false;
3850
3851   // Only safe to perform the optimization if the source is also defined in
3852   // this block.
3853   if (!isa<Instruction>(Src) || DefBB != cast<Instruction>(Src)->getParent())
3854     return false;
3855
3856   bool DefIsLiveOut = false;
3857   for (User *U : I->users()) {
3858     Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
3859
3860     // Figure out which BB this ext is used in.
3861     BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
3862     if (UserBB == DefBB) continue;
3863     DefIsLiveOut = true;
3864     break;
3865   }
3866   if (!DefIsLiveOut)
3867     return false;
3868
3869   // Make sure none of the uses are PHI nodes.
3870   for (User *U : Src->users()) {
3871     Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
3872     BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
3873     if (UserBB == DefBB) continue;
3874     // Be conservative. We don't want this xform to end up introducing
3875     // reloads just before load / store instructions.
3876     if (isa<PHINode>(UI) || isa<LoadInst>(UI) || isa<StoreInst>(UI))
3877       return false;
3878   }
3879
3880   // InsertedTruncs - Only insert one trunc in each block once.
3881   DenseMap<BasicBlock*, Instruction*> InsertedTruncs;
3882
3883   bool MadeChange = false;
3884   for (Use &U : Src->uses()) {
3885     Instruction *User = cast<Instruction>(U.getUser());
3886
3887     // Figure out which BB this ext is used in.
3888     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
3889     if (UserBB == DefBB) continue;
3890
3891     // Both src and def are live in this block. Rewrite the use.
3892     Instruction *&InsertedTrunc = InsertedTruncs[UserBB];
3893
3894     if (!InsertedTrunc) {
3895       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
3896       assert(InsertPt != UserBB->end());
3897       InsertedTrunc = new TruncInst(I, Src->getType(), "", &*InsertPt);
3898       InsertedInsts.insert(InsertedTrunc);
3899     }
3900
3901     // Replace a use of the {s|z}ext source with a use of the result.
3902     U = InsertedTrunc;
3903     ++NumExtUses;
3904     MadeChange = true;
3905   }
3906
3907   return MadeChange;
3908 }
3909
3910 /// Check if V (an operand of a select instruction) is an expensive instruction
3911 /// that is only used once.
3912 static bool sinkSelectOperand(const TargetTransformInfo *TTI, Value *V) {
3913   auto *I = dyn_cast<Instruction>(V);
3914   // If it's safe to speculatively execute, then it should not have side
3915   // effects; therefore, it's safe to sink and possibly *not* execute.
3916   if (I && I->hasOneUse() && isSafeToSpeculativelyExecute(I) &&
3917       TTI->getUserCost(I) >= TargetTransformInfo::TCC_Expensive)
3918     return true;
3919
3920   return false;
3921 }
3922
3923 /// Returns true if a SelectInst should be turned into an explicit branch.
3924 static bool isFormingBranchFromSelectProfitable(const TargetTransformInfo *TTI,
3925                                                 SelectInst *SI) {
3926   // FIXME: This should use the same heuristics as IfConversion to determine
3927   // whether a select is better represented as a branch.  This requires that
3928   // branch probability metadata is preserved for the select, which is not the
3929   // case currently.
3930
3931   CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(SI->getCondition());
3932
3933   // If a branch is predictable, an out-of-order CPU can avoid blocking on its
3934   // comparison condition. If the compare has more than one use, there's
3935   // probably another cmov or setcc around, so it's not worth emitting a branch.
3936   if (!Cmp || !Cmp->hasOneUse())
3937     return false;
3938
3939   Value *CmpOp0 = Cmp->getOperand(0);
3940   Value *CmpOp1 = Cmp->getOperand(1);
3941
3942   // Emit "cmov on compare with a memory operand" as a branch to avoid stalls
3943   // on a load from memory. But if the load is used more than once, do not
3944   // change the select to a branch because the load is probably needed
3945   // regardless of whether the branch is taken or not.
3946   if ((isa<LoadInst>(CmpOp0) && CmpOp0->hasOneUse()) ||
3947       (isa<LoadInst>(CmpOp1) && CmpOp1->hasOneUse()))
3948     return true;
3949
3950   // If either operand of the select is expensive and only needed on one side
3951   // of the select, we should form a branch.
3952   if (sinkSelectOperand(TTI, SI->getTrueValue()) ||
3953       sinkSelectOperand(TTI, SI->getFalseValue()))
3954     return true;
3955
3956   return false;
3957 }
3958
3959
3960 /// If we have a SelectInst that will likely profit from branch prediction,
3961 /// turn it into a branch.
3962 bool CodeGenPrepare::optimizeSelectInst(SelectInst *SI) {
3963   bool VectorCond = !SI->getCondition()->getType()->isIntegerTy(1);
3964
3965   // Can we convert the 'select' to CF ?
3966   if (DisableSelectToBranch || OptSize || !TLI || VectorCond)
3967     return false;
3968
3969   TargetLowering::SelectSupportKind SelectKind;
3970   if (VectorCond)
3971     SelectKind = TargetLowering::VectorMaskSelect;
3972   else if (SI->getType()->isVectorTy())
3973     SelectKind = TargetLowering::ScalarCondVectorVal;
3974   else
3975     SelectKind = TargetLowering::ScalarValSelect;
3976
3977   // Do we have efficient codegen support for this kind of 'selects' ?
3978   if (TLI->isSelectSupported(SelectKind)) {
3979     // We have efficient codegen support for the select instruction.
3980     // Check if it is profitable to keep this 'select'.
3981     if (!TLI->isPredictableSelectExpensive() ||
3982         !isFormingBranchFromSelectProfitable(TTI, SI))
3983       return false;
3984   }
3985
3986   ModifiedDT = true;
3987
3988   // Transform a sequence like this:
3989   //    start:
3990   //       %cmp = cmp uge i32 %a, %b
3991   //       %sel = select i1 %cmp, i32 %c, i32 %d
3992   //
3993   // Into:
3994   //    start:
3995   //       %cmp = cmp uge i32 %a, %b
3996   //       br i1 %cmp, label %select.true, label %select.false
3997   //    select.true:
3998   //       br label %select.end
3999   //    select.false:
4000   //       br label %select.end
4001   //    select.end:
4002   //       %sel = phi i32 [ %c, %select.true ], [ %d, %select.false ]
4003   //
4004   // In addition, we may sink instructions that produce %c or %d from
4005   // the entry block into the destination(s) of the new branch.
4006   // If the true or false blocks do not contain a sunken instruction, that
4007   // block and its branch may be optimized away. In that case, one side of the
4008   // first branch will point directly to select.end, and the corresponding PHI
4009   // predecessor block will be the start block.
4010
4011   // First, we split the block containing the select into 2 blocks.
4012   BasicBlock *StartBlock = SI->getParent();
4013   BasicBlock::iterator SplitPt = ++(BasicBlock::iterator(SI));
4014   BasicBlock *EndBlock = StartBlock->splitBasicBlock(SplitPt, "select.end");
4015
4016   // Delete the unconditional branch that was just created by the split.
4017   StartBlock->getTerminator()->eraseFromParent();
4018
4019   // These are the new basic blocks for the conditional branch.
4020   // At least one will become an actual new basic block.
4021   BasicBlock *TrueBlock = nullptr;
4022   BasicBlock *FalseBlock = nullptr;
4023
4024   // Sink expensive instructions into the conditional blocks to avoid executing
4025   // them speculatively.
4026   if (sinkSelectOperand(TTI, SI->getTrueValue())) {
4027     TrueBlock = BasicBlock::Create(SI->getContext(), "select.true.sink",
4028                                    EndBlock->getParent(), EndBlock);
4029     auto *TrueBranch = BranchInst::Create(EndBlock, TrueBlock);
4030     auto *TrueInst = cast<Instruction>(SI->getTrueValue());
4031     TrueInst->moveBefore(TrueBranch);
4032   }
4033   if (sinkSelectOperand(TTI, SI->getFalseValue())) {
4034     FalseBlock = BasicBlock::Create(SI->getContext(), "select.false.sink",
4035                                     EndBlock->getParent(), EndBlock);
4036     auto *FalseBranch = BranchInst::Create(EndBlock, FalseBlock);
4037     auto *FalseInst = cast<Instruction>(SI->getFalseValue());
4038     FalseInst->moveBefore(FalseBranch);
4039   }
4040
4041   // If there was nothing to sink, then arbitrarily choose the 'false' side
4042   // for a new input value to the PHI.
4043   if (TrueBlock == FalseBlock) {
4044     assert(TrueBlock == nullptr &&
4045            "Unexpected basic block transform while optimizing select");
4046
4047     FalseBlock = BasicBlock::Create(SI->getContext(), "select.false",
4048                                     EndBlock->getParent(), EndBlock);
4049     BranchInst::Create(EndBlock, FalseBlock);
4050   }
4051
4052   // Insert the real conditional branch based on the original condition.
4053   // If we did not create a new block for one of the 'true' or 'false' paths
4054   // of the condition, it means that side of the branch goes to the end block
4055   // directly and the path originates from the start block from the point of
4056   // view of the new PHI.
4057   if (TrueBlock == nullptr) {
4058     BranchInst::Create(EndBlock, FalseBlock, SI->getCondition(), SI);
4059     TrueBlock = StartBlock;
4060   } else if (FalseBlock == nullptr) {
4061     BranchInst::Create(TrueBlock, EndBlock, SI->getCondition(), SI);
4062     FalseBlock = StartBlock;
4063   } else {
4064     BranchInst::Create(TrueBlock, FalseBlock, SI->getCondition(), SI);
4065   }
4066
4067   // The select itself is replaced with a PHI Node.
4068   PHINode *PN = PHINode::Create(SI->getType(), 2, "", &EndBlock->front());
4069   PN->takeName(SI);
4070   PN->addIncoming(SI->getTrueValue(), TrueBlock);
4071   PN->addIncoming(SI->getFalseValue(), FalseBlock);
4072
4073   SI->replaceAllUsesWith(PN);
4074   SI->eraseFromParent();
4075
4076   // Instruct OptimizeBlock to skip to the next block.
4077   CurInstIterator = StartBlock->end();
4078   ++NumSelectsExpanded;
4079   return true;
4080 }
4081
4082 static bool isBroadcastShuffle(ShuffleVectorInst *SVI) {
4083   SmallVector<int, 16> Mask(SVI->getShuffleMask());
4084   int SplatElem = -1;
4085   for (unsigned i = 0; i < Mask.size(); ++i) {
4086     if (SplatElem != -1 && Mask[i] != -1 && Mask[i] != SplatElem)
4087       return false;
4088     SplatElem = Mask[i];
4089   }
4090
4091   return true;
4092 }
4093
4094 /// Some targets have expensive vector shifts if the lanes aren't all the same
4095 /// (e.g. x86 only introduced "vpsllvd" and friends with AVX2). In these cases
4096 /// it's often worth sinking a shufflevector splat down to its use so that
4097 /// codegen can spot all lanes are identical.
4098 bool CodeGenPrepare::optimizeShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst *SVI) {
4099   BasicBlock *DefBB = SVI->getParent();
4100
4101   // Only do this xform if variable vector shifts are particularly expensive.
4102   if (!TLI || !TLI->isVectorShiftByScalarCheap(SVI->getType()))
4103     return false;
4104
4105   // We only expect better codegen by sinking a shuffle if we can recognise a
4106   // constant splat.
4107   if (!isBroadcastShuffle(SVI))
4108     return false;
4109
4110   // InsertedShuffles - Only insert a shuffle in each block once.
4111   DenseMap<BasicBlock*, Instruction*> InsertedShuffles;
4112
4113   bool MadeChange = false;
4114   for (User *U : SVI->users()) {
4115     Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
4116
4117     // Figure out which BB this ext is used in.
4118     BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
4119     if (UserBB == DefBB) continue;
4120
4121     // For now only apply this when the splat is used by a shift instruction.
4122     if (!UI->isShift()) continue;
4123
4124     // Everything checks out, sink the shuffle if the user's block doesn't
4125     // already have a copy.
4126     Instruction *&InsertedShuffle = InsertedShuffles[UserBB];
4127
4128     if (!InsertedShuffle) {
4129       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
4130       assert(InsertPt != UserBB->end());
4131       InsertedShuffle =
4132           new ShuffleVectorInst(SVI->getOperand(0), SVI->getOperand(1),
4133                                 SVI->getOperand(2), "", &*InsertPt);
4134     }
4135
4136     UI->replaceUsesOfWith(SVI, InsertedShuffle);
4137     MadeChange = true;
4138   }
4139
4140   // If we removed all uses, nuke the shuffle.
4141   if (SVI->use_empty()) {
4142     SVI->eraseFromParent();
4143     MadeChange = true;
4144   }
4145
4146   return MadeChange;
4147 }
4148
4149 namespace {
4150 /// \brief Helper class to promote a scalar operation to a vector one.
4151 /// This class is used to move downward extractelement transition.
4152 /// E.g.,
4153 /// a = vector_op <2 x i32>
4154 /// b = extractelement <2 x i32> a, i32 0
4155 /// c = scalar_op b
4156 /// store c
4157 ///
4158 /// =>
4159 /// a = vector_op <2 x i32>
4160 /// c = vector_op a (equivalent to scalar_op on the related lane)
4161 /// * d = extractelement <2 x i32> c, i32 0
4162 /// * store d
4163 /// Assuming both extractelement and store can be combine, we get rid of the
4164 /// transition.
4165 class VectorPromoteHelper {
4166   /// DataLayout associated with the current module.
4167   const DataLayout &DL;
4168
4169   /// Used to perform some checks on the legality of vector operations.
4170   const TargetLowering &TLI;
4171
4172   /// Used to estimated the cost of the promoted chain.
4173   const TargetTransformInfo &TTI;
4174
4175   /// The transition being moved downwards.
4176   Instruction *Transition;
4177   /// The sequence of instructions to be promoted.
4178   SmallVector<Instruction *, 4> InstsToBePromoted;
4179   /// Cost of combining a store and an extract.
4180   unsigned StoreExtractCombineCost;
4181   /// Instruction that will be combined with the transition.
4182   Instruction *CombineInst;
4183
4184   /// \brief The instruction that represents the current end of the transition.
4185   /// Since we are faking the promotion until we reach the end of the chain
4186   /// of computation, we need a way to get the current end of the transition.
4187   Instruction *getEndOfTransition() const {
4188     if (InstsToBePromoted.empty())
4189       return Transition;
4190     return InstsToBePromoted.back();
4191   }
4192
4193   /// \brief Return the index of the original value in the transition.
4194   /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 1" the original value,
4195   /// c, is at index 0.
4196   unsigned getTransitionOriginalValueIdx() const {
4197     assert(isa<ExtractElementInst>(Transition) &&
4198            "Other kind of transitions are not supported yet");
4199     return 0;
4200   }
4201
4202   /// \brief Return the index of the index in the transition.
4203   /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 0" the index
4204   /// is at index 1.
4205   unsigned getTransitionIdx() const {
4206     assert(isa<ExtractElementInst>(Transition) &&
4207            "Other kind of transitions are not supported yet");
4208     return 1;
4209   }
4210
4211   /// \brief Get the type of the transition.
4212   /// This is the type of the original value.
4213   /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 1" the type of the
4214   /// transition is <2 x i32>.
4215   Type *getTransitionType() const {
4216     return Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx())->getType();
4217   }
4218
4219   /// \brief Promote \p ToBePromoted by moving \p Def downward through.
4220   /// I.e., we have the following sequence:
4221   /// Def = Transition <ty1> a to <ty2>
4222   /// b = ToBePromoted <ty2> Def, ...
4223   /// =>
4224   /// b = ToBePromoted <ty1> a, ...
4225   /// Def = Transition <ty1> ToBePromoted to <ty2>
4226   void promoteImpl(Instruction *ToBePromoted);
4227
4228   /// \brief Check whether or not it is profitable to promote all the
4229   /// instructions enqueued to be promoted.
4230   bool isProfitableToPromote() {
4231     Value *ValIdx = Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx());
4232     unsigned Index = isa<ConstantInt>(ValIdx)
4233                          ? cast<ConstantInt>(ValIdx)->getZExtValue()
4234                          : -1;
4235     Type *PromotedType = getTransitionType();
4236
4237     StoreInst *ST = cast<StoreInst>(CombineInst);
4238     unsigned AS = ST->getPointerAddressSpace();
4239     unsigned Align = ST->getAlignment();
4240     // Check if this store is supported.
4241     if (!TLI.allowsMisalignedMemoryAccesses(
4242             TLI.getValueType(DL, ST->getValueOperand()->getType()), AS,
4243             Align)) {
4244       // If this is not supported, there is no way we can combine
4245       // the extract with the store.
4246       return false;
4247     }
4248
4249     // The scalar chain of computation has to pay for the transition
4250     // scalar to vector.
4251     // The vector chain has to account for the combining cost.
4252     uint64_t ScalarCost =
4253         TTI.getVectorInstrCost(Transition->getOpcode(), PromotedType, Index);
4254     uint64_t VectorCost = StoreExtractCombineCost;
4255     for (const auto &Inst : InstsToBePromoted) {
4256       // Compute the cost.
4257       // By construction, all instructions being promoted are arithmetic ones.
4258       // Moreover, one argument is a constant that can be viewed as a splat
4259       // constant.
4260       Value *Arg0 = Inst->getOperand(0);
4261       bool IsArg0Constant = isa<UndefValue>(Arg0) || isa<ConstantInt>(Arg0) ||
4262                             isa<ConstantFP>(Arg0);
4263       TargetTransformInfo::OperandValueKind Arg0OVK =
4264           IsArg0Constant ? TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue
4265                          : TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
4266       TargetTransformInfo::OperandValueKind Arg1OVK =
4267           !IsArg0Constant ? TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue
4268                           : TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
4269       ScalarCost += TTI.getArithmeticInstrCost(
4270           Inst->getOpcode(), Inst->getType(), Arg0OVK, Arg1OVK);
4271       VectorCost += TTI.getArithmeticInstrCost(Inst->getOpcode(), PromotedType,
4272                                                Arg0OVK, Arg1OVK);
4273     }
4274     DEBUG(dbgs() << "Estimated cost of computation to be promoted:\nScalar: "
4275                  << ScalarCost << "\nVector: " << VectorCost << '\n');
4276     return ScalarCost > VectorCost;
4277   }
4278
4279   /// \brief Generate a constant vector with \p Val with the same
4280   /// number of elements as the transition.
4281   /// \p UseSplat defines whether or not \p Val should be replicated
4282   /// across the whole vector.
4283   /// In other words, if UseSplat == true, we generate <Val, Val, ..., Val>,
4284   /// otherwise we generate a vector with as many undef as possible:
4285   /// <undef, ..., undef, Val, undef, ..., undef> where \p Val is only
4286   /// used at the index of the extract.
4287   Value *getConstantVector(Constant *Val, bool UseSplat) const {
4288     unsigned ExtractIdx = UINT_MAX;
4289     if (!UseSplat) {
4290       // If we cannot determine where the constant must be, we have to
4291       // use a splat constant.
4292       Value *ValExtractIdx = Transition->getOperand(getTransitionIdx());
4293       if (ConstantInt *CstVal = dyn_cast<ConstantInt>(ValExtractIdx))
4294         ExtractIdx = CstVal->getSExtValue();
4295       else
4296         UseSplat = true;
4297     }
4298
4299     unsigned End = getTransitionType()->getVectorNumElements();
4300     if (UseSplat)
4301       return ConstantVector::getSplat(End, Val);
4302
4303     SmallVector<Constant *, 4> ConstVec;
4304     UndefValue *UndefVal = UndefValue::get(Val->getType());
4305     for (unsigned Idx = 0; Idx != End; ++Idx) {
4306       if (Idx == ExtractIdx)
4307         ConstVec.push_back(Val);
4308       else
4309         ConstVec.push_back(UndefVal);
4310     }
4311     return ConstantVector::get(ConstVec);
4312   }
4313
4314   /// \brief Check if promoting to a vector type an operand at \p OperandIdx
4315   /// in \p Use can trigger undefined behavior.
4316   static bool canCauseUndefinedBehavior(const Instruction *Use,
4317                                         unsigned OperandIdx) {
4318     // This is not safe to introduce undef when the operand is on
4319     // the right hand side of a division-like instruction.
4320     if (OperandIdx != 1)
4321       return false;
4322     switch (Use->getOpcode()) {
4323     default:
4324       return false;
4325     case Instruction::SDiv:
4326     case Instruction::UDiv:
4327     case Instruction::SRem:
4328     case Instruction::URem:
4329       return true;
4330     case Instruction::FDiv:
4331     case Instruction::FRem:
4332       return !Use->hasNoNaNs();
4333     }
4334     llvm_unreachable(nullptr);
4335   }
4336
4337 public:
4338   VectorPromoteHelper(const DataLayout &DL, const TargetLowering &TLI,
4339                       const TargetTransformInfo &TTI, Instruction *Transition,
4340                       unsigned CombineCost)
4341       : DL(DL), TLI(TLI), TTI(TTI), Transition(Transition),
4342         StoreExtractCombineCost(CombineCost), CombineInst(nullptr) {
4343     assert(Transition && "Do not know how to promote null");
4344   }
4345
4346   /// \brief Check if we can promote \p ToBePromoted to \p Type.
4347   bool canPromote(const Instruction *ToBePromoted) const {
4348     // We could support CastInst too.
4349     return isa<BinaryOperator>(ToBePromoted);
4350   }
4351
4352   /// \brief Check if it is profitable to promote \p ToBePromoted
4353   /// by moving downward the transition through.
4354   bool shouldPromote(const Instruction *ToBePromoted) const {
4355     // Promote only if all the operands can be statically expanded.
4356     // Indeed, we do not want to introduce any new kind of transitions.
4357     for (const Use &U : ToBePromoted->operands()) {
4358       const Value *Val = U.get();
4359       if (Val == getEndOfTransition()) {
4360         // If the use is a division and the transition is on the rhs,
4361         // we cannot promote the operation, otherwise we may create a
4362         // division by zero.
4363         if (canCauseUndefinedBehavior(ToBePromoted, U.getOperandNo()))
4364           return false;
4365         continue;
4366       }
4367       if (!isa<ConstantInt>(Val) && !isa<UndefValue>(Val) &&
4368           !isa<ConstantFP>(Val))
4369         return false;
4370     }
4371     // Check that the resulting operation is legal.
4372     int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(ToBePromoted->getOpcode());
4373     if (!ISDOpcode)
4374       return false;
4375     return StressStoreExtract ||
4376            TLI.isOperationLegalOrCustom(
4377                ISDOpcode, TLI.getValueType(DL, getTransitionType(), true));
4378   }
4379
4380   /// \brief Check whether or not \p Use can be combined
4381   /// with the transition.
4382   /// I.e., is it possible to do Use(Transition) => AnotherUse?
4383   bool canCombine(const Instruction *Use) { return isa<StoreInst>(Use); }
4384
4385   /// \brief Record \p ToBePromoted as part of the chain to be promoted.
4386   void enqueueForPromotion(Instruction *ToBePromoted) {
4387     InstsToBePromoted.push_back(ToBePromoted);
4388   }
4389
4390   /// \brief Set the instruction that will be combined with the transition.
4391   void recordCombineInstruction(Instruction *ToBeCombined) {
4392     assert(canCombine(ToBeCombined) && "Unsupported instruction to combine");
4393     CombineInst = ToBeCombined;
4394   }
4395
4396   /// \brief Promote all the instructions enqueued for promotion if it is
4397   /// is profitable.
4398   /// \return True if the promotion happened, false otherwise.
4399   bool promote() {
4400     // Check if there is something to promote.
4401     // Right now, if we do not have anything to combine with,
4402     // we assume the promotion is not profitable.
4403     if (InstsToBePromoted.empty() || !CombineInst)
4404       return false;
4405
4406     // Check cost.
4407     if (!StressStoreExtract && !isProfitableToPromote())
4408       return false;
4409
4410     // Promote.
4411     for (auto &ToBePromoted : InstsToBePromoted)
4412       promoteImpl(ToBePromoted);
4413     InstsToBePromoted.clear();
4414     return true;
4415   }
4416 };
4417 } // End of anonymous namespace.
4418
4419 void VectorPromoteHelper::promoteImpl(Instruction *ToBePromoted) {
4420   // At this point, we know that all the operands of ToBePromoted but Def
4421   // can be statically promoted.
4422   // For Def, we need to use its parameter in ToBePromoted:
4423   // b = ToBePromoted ty1 a
4424   // Def = Transition ty1 b to ty2
4425   // Move the transition down.
4426   // 1. Replace all uses of the promoted operation by the transition.
4427   // = ... b => = ... Def.
4428   assert(ToBePromoted->getType() == Transition->getType() &&
4429          "The type of the result of the transition does not match "
4430          "the final type");
4431   ToBePromoted->replaceAllUsesWith(Transition);
4432   // 2. Update the type of the uses.
4433   // b = ToBePromoted ty2 Def => b = ToBePromoted ty1 Def.
4434   Type *TransitionTy = getTransitionType();
4435   ToBePromoted->mutateType(TransitionTy);
4436   // 3. Update all the operands of the promoted operation with promoted
4437   // operands.
4438   // b = ToBePromoted ty1 Def => b = ToBePromoted ty1 a.
4439   for (Use &U : ToBePromoted->operands()) {
4440     Value *Val = U.get();
4441     Value *NewVal = nullptr;
4442     if (Val == Transition)
4443       NewVal = Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx());
4444     else if (isa<UndefValue>(Val) || isa<ConstantInt>(Val) ||
4445              isa<ConstantFP>(Val)) {
4446       // Use a splat constant if it is not safe to use undef.
4447       NewVal = getConstantVector(
4448           cast<Constant>(Val),
4449           isa<UndefValue>(Val) ||
4450               canCauseUndefinedBehavior(ToBePromoted, U.getOperandNo()));
4451     } else
4452       llvm_unreachable("Did you modified shouldPromote and forgot to update "
4453                        "this?");
4454     ToBePromoted->setOperand(U.getOperandNo(), NewVal);
4455   }
4456   Transition->removeFromParent();
4457   Transition->insertAfter(ToBePromoted);
4458   Transition->setOperand(getTransitionOriginalValueIdx(), ToBePromoted);
4459 }
4460
4461 /// Some targets can do store(extractelement) with one instruction.
4462 /// Try to push the extractelement towards the stores when the target
4463 /// has this feature and this is profitable.
4464 bool CodeGenPrepare::optimizeExtractElementInst(Instruction *Inst) {
4465   unsigned CombineCost = UINT_MAX;
4466   if (DisableStoreExtract || !TLI ||
4467       (!StressStoreExtract &&
4468        !TLI->canCombineStoreAndExtract(Inst->getOperand(0)->getType(),
4469                                        Inst->getOperand(1), CombineCost)))
4470     return false;
4471
4472   // At this point we know that Inst is a vector to scalar transition.
4473   // Try to move it down the def-use chain, until:
4474   // - We can combine the transition with its single use
4475   //   => we got rid of the transition.
4476   // - We escape the current basic block
4477   //   => we would need to check that we are moving it at a cheaper place and
4478   //      we do not do that for now.
4479   BasicBlock *Parent = Inst->getParent();
4480   DEBUG(dbgs() << "Found an interesting transition: " << *Inst << '\n');
4481   VectorPromoteHelper VPH(*DL, *TLI, *TTI, Inst, CombineCost);
4482   // If the transition has more than one use, assume this is not going to be
4483   // beneficial.
4484   while (Inst->hasOneUse()) {
4485     Instruction *ToBePromoted = cast<Instruction>(*Inst->user_begin());
4486     DEBUG(dbgs() << "Use: " << *ToBePromoted << '\n');
4487
4488     if (ToBePromoted->getParent() != Parent) {
4489       DEBUG(dbgs() << "Instruction to promote is in a different block ("
4490                    << ToBePromoted->getParent()->getName()
4491                    << ") than the transition (" << Parent->getName() << ").\n");
4492       return false;
4493     }
4494
4495     if (VPH.canCombine(ToBePromoted)) {
4496       DEBUG(dbgs() << "Assume " << *Inst << '\n'
4497                    << "will be combined with: " << *ToBePromoted << '\n');
4498       VPH.recordCombineInstruction(ToBePromoted);
4499       bool Changed = VPH.promote();
4500       NumStoreExtractExposed += Changed;
4501       return Changed;
4502     }
4503
4504     DEBUG(dbgs() << "Try promoting.\n");
4505     if (!VPH.canPromote(ToBePromoted) || !VPH.shouldPromote(ToBePromoted))
4506       return false;
4507
4508     DEBUG(dbgs() << "Promoting is possible... Enqueue for promotion!\n");
4509
4510     VPH.enqueueForPromotion(ToBePromoted);
4511     Inst = ToBePromoted;
4512   }
4513   return false;
4514 }
4515
4516 bool CodeGenPrepare::optimizeInst(Instruction *I, bool& ModifiedDT) {
4517   // Bail out if we inserted the instruction to prevent optimizations from
4518   // stepping on each other's toes.
4519   if (InsertedInsts.count(I))
4520     return false;
4521
4522   if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(I)) {
4523     // It is possible for very late stage optimizations (such as SimplifyCFG)
4524     // to introduce PHI nodes too late to be cleaned up.  If we detect such a
4525     // trivial PHI, go ahead and zap it here.
4526     if (Value *V = SimplifyInstruction(P, *DL, TLInfo, nullptr)) {
4527       P->replaceAllUsesWith(V);
4528       P->eraseFromParent();
4529       ++NumPHIsElim;
4530       return true;
4531     }
4532     return false;
4533   }
4534
4535   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
4536     // If the source of the cast is a constant, then this should have
4537     // already been constant folded.  The only reason NOT to constant fold
4538     // it is if something (e.g. LSR) was careful to place the constant
4539     // evaluation in a block other than then one that uses it (e.g. to hoist
4540     // the address of globals out of a loop).  If this is the case, we don't
4541     // want to forward-subst the cast.
4542     if (isa<Constant>(CI->getOperand(0)))
4543       return false;
4544
4545     if (TLI && OptimizeNoopCopyExpression(CI, *TLI, *DL))
4546       return true;
4547
4548     if (isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
4549       /// Sink a zext or sext into its user blocks if the target type doesn't
4550       /// fit in one register
4551       if (TLI &&
4552           TLI->getTypeAction(CI->getContext(),
4553                              TLI->getValueType(*DL, CI->getType())) ==
4554               TargetLowering::TypeExpandInteger) {
4555         return SinkCast(CI);
4556       } else {
4557         bool MadeChange = moveExtToFormExtLoad(I);
4558         return MadeChange | optimizeExtUses(I);
4559       }
4560     }
4561     return false;
4562   }
4563
4564   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
4565     if (!TLI || !TLI->hasMultipleConditionRegisters())
4566       return OptimizeCmpExpression(CI);
4567
4568   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
4569     stripInvariantGroupMetadata(*LI);
4570     if (TLI) {
4571       unsigned AS = LI->getPointerAddressSpace();
4572       return optimizeMemoryInst(I, I->getOperand(0), LI->getType(), AS);
4573     }
4574     return false;
4575   }
4576
4577   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
4578     stripInvariantGroupMetadata(*SI);
4579     if (TLI) {
4580       unsigned AS = SI->getPointerAddressSpace();
4581       return optimizeMemoryInst(I, SI->getOperand(1),
4582                                 SI->getOperand(0)->getType(), AS);
4583     }
4584     return false;
4585   }
4586
4587   BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(I);
4588
4589   if (BinOp && (BinOp->getOpcode() == Instruction::AShr ||
4590                 BinOp->getOpcode() == Instruction::LShr)) {
4591     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(BinOp->getOperand(1));
4592     if (TLI && CI && TLI->hasExtractBitsInsn())
4593       return OptimizeExtractBits(BinOp, CI, *TLI, *DL);
4594
4595     return false;
4596   }
4597
4598   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
4599     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
4600       /// The GEP operand must be a pointer, so must its result -> BitCast
4601       Instruction *NC = new BitCastInst(GEPI->getOperand(0), GEPI->getType(),
4602                                         GEPI->getName(), GEPI);
4603       GEPI->replaceAllUsesWith(NC);
4604       GEPI->eraseFromParent();
4605       ++NumGEPsElim;
4606       optimizeInst(NC, ModifiedDT);
4607       return true;
4608     }
4609     return false;
4610   }
4611
4612   if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
4613     return optimizeCallInst(CI, ModifiedDT);
4614
4615   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(I))
4616     return optimizeSelectInst(SI);
4617
4618   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I))
4619     return optimizeShuffleVectorInst(SVI);
4620
4621   if (isa<ExtractElementInst>(I))
4622     return optimizeExtractElementInst(I);
4623
4624   return false;
4625 }
4626
4627 // In this pass we look for GEP and cast instructions that are used
4628 // across basic blocks and rewrite them to improve basic-block-at-a-time
4629 // selection.
4630 bool CodeGenPrepare::optimizeBlock(BasicBlock &BB, bool& ModifiedDT) {
4631   SunkAddrs.clear();
4632   bool MadeChange = false;
4633
4634   CurInstIterator = BB.begin();
4635   while (CurInstIterator != BB.end()) {
4636     MadeChange |= optimizeInst(&*CurInstIterator++, ModifiedDT);
4637     if (ModifiedDT)
4638       return true;
4639   }
4640   MadeChange |= dupRetToEnableTailCallOpts(&BB);
4641
4642   return MadeChange;
4643 }
4644
4645 // llvm.dbg.value is far away from the value then iSel may not be able
4646 // handle it properly. iSel will drop llvm.dbg.value if it can not
4647 // find a node corresponding to the value.
4648 bool CodeGenPrepare::placeDbgValues(Function &F) {
4649   bool MadeChange = false;
4650   for (BasicBlock &BB : F) {
4651     Instruction *PrevNonDbgInst = nullptr;
4652     for (BasicBlock::iterator BI = BB.begin(), BE = BB.end(); BI != BE;) {
4653       Instruction *Insn = &*BI++;
4654       DbgValueInst *DVI = dyn_cast<DbgValueInst>(Insn);
4655       // Leave dbg.values that refer to an alloca alone. These
4656       // instrinsics describe the address of a variable (= the alloca)
4657       // being taken.  They should not be moved next to the alloca
4658       // (and to the beginning of the scope), but rather stay close to
4659       // where said address is used.
4660       if (!DVI || (DVI->getValue() && isa<AllocaInst>(DVI->getValue()))) {
4661         PrevNonDbgInst = Insn;
4662         continue;
4663       }
4664
4665       Instruction *VI = dyn_cast_or_null<Instruction>(DVI->getValue());
4666       if (VI && VI != PrevNonDbgInst && !VI->isTerminator()) {
4667         DEBUG(dbgs() << "Moving Debug Value before :\n" << *DVI << ' ' << *VI);
4668         DVI->removeFromParent();
4669         if (isa<PHINode>(VI))
4670           DVI->insertBefore(&*VI->getParent()->getFirstInsertionPt());
4671         else
4672           DVI->insertAfter(VI);
4673         MadeChange = true;
4674         ++NumDbgValueMoved;
4675       }
4676     }
4677   }
4678   return MadeChange;
4679 }
4680
4681 // If there is a sequence that branches based on comparing a single bit
4682 // against zero that can be combined into a single instruction, and the
4683 // target supports folding these into a single instruction, sink the
4684 // mask and compare into the branch uses. Do this before OptimizeBlock ->
4685 // OptimizeInst -> OptimizeCmpExpression, which perturbs the pattern being
4686 // searched for.
4687 bool CodeGenPrepare::sinkAndCmp(Function &F) {
4688   if (!EnableAndCmpSinking)
4689     return false;
4690   if (!TLI || !TLI->isMaskAndBranchFoldingLegal())
4691     return false;
4692   bool MadeChange = false;
4693   for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ) {
4694     BasicBlock *BB = &*I++;
4695
4696     // Does this BB end with the following?
4697     //   %andVal = and %val, #single-bit-set
4698     //   %icmpVal = icmp %andResult, 0
4699     //   br i1 %cmpVal label %dest1, label %dest2"
4700     BranchInst *Brcc = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
4701     if (!Brcc || !Brcc->isConditional())
4702       continue;
4703     ICmpInst *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(Brcc->getOperand(0));
4704     if (!Cmp || Cmp->getParent() != BB)
4705       continue;
4706     ConstantInt *Zero = dyn_cast<ConstantInt>(Cmp->getOperand(1));
4707     if (!Zero || !Zero->isZero())
4708       continue;
4709     Instruction *And = dyn_cast<Instruction>(Cmp->getOperand(0));
4710     if (!And || And->getOpcode() != Instruction::And || And->getParent() != BB)
4711       continue;
4712     ConstantInt* Mask = dyn_cast<ConstantInt>(And->getOperand(1));
4713     if (!Mask || !Mask->getUniqueInteger().isPowerOf2())
4714       continue;
4715     DEBUG(dbgs() << "found and; icmp ?,0; brcc\n"); DEBUG(BB->dump());
4716
4717     // Push the "and; icmp" for any users that are conditional branches.
4718     // Since there can only be one branch use per BB, we don't need to keep
4719     // track of which BBs we insert into.
4720     for (Value::use_iterator UI = Cmp->use_begin(), E = Cmp->use_end();
4721          UI != E; ) {
4722       Use &TheUse = *UI;
4723       // Find brcc use.
4724       BranchInst *BrccUser = dyn_cast<BranchInst>(*UI);
4725       ++UI;
4726       if (!BrccUser || !BrccUser->isConditional())
4727         continue;
4728       BasicBlock *UserBB = BrccUser->getParent();
4729       if (UserBB == BB) continue;
4730       DEBUG(dbgs() << "found Brcc use\n");
4731
4732       // Sink the "and; icmp" to use.
4733       MadeChange = true;
4734       BinaryOperator *NewAnd =
4735         BinaryOperator::CreateAnd(And->getOperand(0), And->getOperand(1), "",
4736                                   BrccUser);
4737       CmpInst *NewCmp =
4738         CmpInst::Create(Cmp->getOpcode(), Cmp->getPredicate(), NewAnd, Zero,
4739                         "", BrccUser);
4740       TheUse = NewCmp;
4741       ++NumAndCmpsMoved;
4742       DEBUG(BrccUser->getParent()->dump());
4743     }
4744   }
4745   return MadeChange;
4746 }
4747
4748 /// \brief Retrieve the probabilities of a conditional branch. Returns true on
4749 /// success, or returns false if no or invalid metadata was found.
4750 static bool extractBranchMetadata(BranchInst *BI,
4751                                   uint64_t &ProbTrue, uint64_t &ProbFalse) {
4752   assert(BI->isConditional() &&
4753          "Looking for probabilities on unconditional branch?");
4754   auto *ProfileData = BI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
4755   if (!ProfileData || ProfileData->getNumOperands() != 3)
4756     return false;
4757
4758   const auto *CITrue =
4759       mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(1));
4760   const auto *CIFalse =
4761       mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(2));
4762   if (!CITrue || !CIFalse)
4763     return false;
4764
4765   ProbTrue = CITrue->getValue().getZExtValue();
4766   ProbFalse = CIFalse->getValue().getZExtValue();
4767
4768   return true;
4769 }
4770
4771 /// \brief Scale down both weights to fit into uint32_t.
4772 static void scaleWeights(uint64_t &NewTrue, uint64_t &NewFalse) {
4773   uint64_t NewMax = (NewTrue > NewFalse) ? NewTrue : NewFalse;
4774   uint32_t Scale = (NewMax / UINT32_MAX) + 1;
4775   NewTrue = NewTrue / Scale;
4776   NewFalse = NewFalse / Scale;
4777 }
4778
4779 /// \brief Some targets prefer to split a conditional branch like:
4780 /// \code
4781 ///   %0 = icmp ne i32 %a, 0
4782 ///   %1 = icmp ne i32 %b, 0
4783 ///   %or.cond = or i1 %0, %1
4784 ///   br i1 %or.cond, label %TrueBB, label %FalseBB
4785 /// \endcode
4786 /// into multiple branch instructions like:
4787 /// \code
4788 ///   bb1:
4789 ///     %0 = icmp ne i32 %a, 0
4790 ///     br i1 %0, label %TrueBB, label %bb2
4791 ///   bb2:
4792 ///     %1 = icmp ne i32 %b, 0
4793 ///     br i1 %1, label %TrueBB, label %FalseBB
4794 /// \endcode
4795 /// This usually allows instruction selection to do even further optimizations
4796 /// and combine the compare with the branch instruction. Currently this is
4797 /// applied for targets which have "cheap" jump instructions.
4798 ///
4799 /// FIXME: Remove the (equivalent?) implementation in SelectionDAG.
4800 ///
4801 bool CodeGenPrepare::splitBranchCondition(Function &F) {
4802   if (!TM || !TM->Options.EnableFastISel || !TLI || TLI->isJumpExpensive())
4803     return false;
4804
4805   bool MadeChange = false;
4806   for (auto &BB : F) {
4807     // Does this BB end with the following?
4808     //   %cond1 = icmp|fcmp|binary instruction ...
4809     //   %cond2 = icmp|fcmp|binary instruction ...
4810     //   %cond.or = or|and i1 %cond1, cond2
4811     //   br i1 %cond.or label %dest1, label %dest2"
4812     BinaryOperator *LogicOp;
4813     BasicBlock *TBB, *FBB;
4814     if (!match(BB.getTerminator(), m_Br(m_OneUse(m_BinOp(LogicOp)), TBB, FBB)))
4815       continue;
4816
4817     auto *Br1 = cast<BranchInst>(BB.getTerminator());
4818     if (Br1->getMetadata(LLVMContext::MD_unpredictable))
4819       continue;
4820
4821     unsigned Opc;
4822     Value *Cond1, *Cond2;
4823     if (match(LogicOp, m_And(m_OneUse(m_Value(Cond1)),
4824                              m_OneUse(m_Value(Cond2)))))
4825       Opc = Instruction::And;
4826     else if (match(LogicOp, m_Or(m_OneUse(m_Value(Cond1)),
4827                                  m_OneUse(m_Value(Cond2)))))
4828       Opc = Instruction::Or;
4829     else
4830       continue;
4831
4832     if (!match(Cond1, m_CombineOr(m_Cmp(), m_BinOp())) ||
4833         !match(Cond2, m_CombineOr(m_Cmp(), m_BinOp()))   )
4834       continue;
4835
4836     DEBUG(dbgs() << "Before branch condition splitting\n"; BB.dump());
4837
4838     // Create a new BB.
4839     auto *InsertBefore = std::next(Function::iterator(BB))
4840         .getNodePtrUnchecked();
4841     auto TmpBB = BasicBlock::Create(BB.getContext(),
4842                                     BB.getName() + ".cond.split",
4843                                     BB.getParent(), InsertBefore);
4844
4845     // Update original basic block by using the first condition directly by the
4846     // branch instruction and removing the no longer needed and/or instruction.
4847     Br1->setCondition(Cond1);
4848     LogicOp->eraseFromParent();
4849
4850     // Depending on the conditon we have to either replace the true or the false
4851     // successor of the original branch instruction.
4852     if (Opc == Instruction::And)
4853       Br1->setSuccessor(0, TmpBB);
4854     else
4855       Br1->setSuccessor(1, TmpBB);
4856
4857     // Fill in the new basic block.
4858     auto *Br2 = IRBuilder<>(TmpBB).CreateCondBr(Cond2, TBB, FBB);
4859     if (auto *I = dyn_cast<Instruction>(Cond2)) {
4860       I->removeFromParent();
4861       I->insertBefore(Br2);
4862     }
4863
4864     // Update PHI nodes in both successors. The original BB needs to be
4865     // replaced in one succesor's PHI nodes, because the branch comes now from
4866     // the newly generated BB (NewBB). In the other successor we need to add one
4867     // incoming edge to the PHI nodes, because both branch instructions target
4868     // now the same successor. Depending on the original branch condition
4869     // (and/or) we have to swap the successors (TrueDest, FalseDest), so that
4870     // we perfrom the correct update for the PHI nodes.
4871     // This doesn't change the successor order of the just created branch
4872     // instruction (or any other instruction).
4873     if (Opc == Instruction::Or)
4874       std::swap(TBB, FBB);
4875
4876     // Replace the old BB with the new BB.
4877     for (auto &I : *TBB) {
4878       PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&I);
4879       if (!PN)
4880         break;
4881       int i;
4882       while ((i = PN->getBasicBlockIndex(&BB)) >= 0)
4883         PN->setIncomingBlock(i, TmpBB);
4884     }
4885
4886     // Add another incoming edge form the new BB.
4887     for (auto &I : *FBB) {
4888       PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&I);
4889       if (!PN)
4890         break;
4891       auto *Val = PN->getIncomingValueForBlock(&BB);
4892       PN->addIncoming(Val, TmpBB);
4893     }
4894
4895     // Update the branch weights (from SelectionDAGBuilder::
4896     // FindMergedConditions).
4897     if (Opc == Instruction::Or) {
4898       // Codegen X | Y as:
4899       // BB1:
4900       //   jmp_if_X TBB
4901       //   jmp TmpBB
4902       // TmpBB:
4903       //   jmp_if_Y TBB
4904       //   jmp FBB
4905       //
4906
4907       // We have flexibility in setting Prob for BB1 and Prob for NewBB.
4908       // The requirement is that
4909       //   TrueProb for BB1 + (FalseProb for BB1 * TrueProb for TmpBB)
4910       //     = TrueProb for orignal BB.
4911       // Assuming the orignal weights are A and B, one choice is to set BB1's
4912       // weights to A and A+2B, and set TmpBB's weights to A and 2B. This choice
4913       // assumes that
4914       //   TrueProb for BB1 == FalseProb for BB1 * TrueProb for TmpBB.
4915       // Another choice is to assume TrueProb for BB1 equals to TrueProb for
4916       // TmpBB, but the math is more complicated.
4917       uint64_t TrueWeight, FalseWeight;
4918       if (extractBranchMetadata(Br1, TrueWeight, FalseWeight)) {
4919         uint64_t NewTrueWeight = TrueWeight;
4920         uint64_t NewFalseWeight = TrueWeight + 2 * FalseWeight;
4921         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
4922         Br1->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br1->getContext())
4923                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
4924
4925         NewTrueWeight = TrueWeight;
4926         NewFalseWeight = 2 * FalseWeight;
4927         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
4928         Br2->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br2->getContext())
4929                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
4930       }
4931     } else {
4932       // Codegen X & Y as:
4933       // BB1:
4934       //   jmp_if_X TmpBB
4935       //   jmp FBB
4936       // TmpBB:
4937       //   jmp_if_Y TBB
4938       //   jmp FBB
4939       //
4940       //  This requires creation of TmpBB after CurBB.
4941
4942       // We have flexibility in setting Prob for BB1 and Prob for TmpBB.
4943       // The requirement is that
4944       //   FalseProb for BB1 + (TrueProb for BB1 * FalseProb for TmpBB)
4945       //     = FalseProb for orignal BB.
4946       // Assuming the orignal weights are A and B, one choice is to set BB1's
4947       // weights to 2A+B and B, and set TmpBB's weights to 2A and B. This choice
4948       // assumes that
4949       //   FalseProb for BB1 == TrueProb for BB1 * FalseProb for TmpBB.
4950       uint64_t TrueWeight, FalseWeight;
4951       if (extractBranchMetadata(Br1, TrueWeight, FalseWeight)) {
4952         uint64_t NewTrueWeight = 2 * TrueWeight + FalseWeight;
4953         uint64_t NewFalseWeight = FalseWeight;
4954         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
4955         Br1->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br1->getContext())
4956                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
4957
4958         NewTrueWeight = 2 * TrueWeight;
4959         NewFalseWeight = FalseWeight;
4960         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
4961         Br2->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br2->getContext())
4962                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
4963       }
4964     }
4965
4966     // Note: No point in getting fancy here, since the DT info is never
4967     // available to CodeGenPrepare.
4968     ModifiedDT = true;
4969
4970     MadeChange = true;
4971
4972     DEBUG(dbgs() << "After branch condition splitting\n"; BB.dump();
4973           TmpBB->dump());
4974   }
4975   return MadeChange;
4976 }
4977
4978 void CodeGenPrepare::stripInvariantGroupMetadata(Instruction &I) {
4979   if (auto *InvariantMD = I.getMetadata(LLVMContext::MD_invariant_group))
4980     I.dropUnknownNonDebugMetadata(InvariantMD->getMetadataID());
4981 }