Teach codegen to lower llvm.powi to an efficient (but not optimal)
[oota-llvm.git] / lib / Target / README.txt
1 Target Independent Opportunities:
2
3 //===---------------------------------------------------------------------===//
4
5 Dead argument elimination should be enhanced to handle cases when an argument is
6 dead to an externally visible function.  Though the argument can't be removed
7 from the externally visible function, the caller doesn't need to pass it in.
8 For example in this testcase:
9
10   void foo(int X) __attribute__((noinline));
11   void foo(int X) { sideeffect(); }
12   void bar(int A) { foo(A+1); }
13
14 We compile bar to:
15
16 define void @bar(i32 %A) nounwind ssp {
17   %0 = add nsw i32 %A, 1                          ; <i32> [#uses=1]
18   tail call void @foo(i32 %0) nounwind noinline ssp
19   ret void
20 }
21
22 The add is dead, we could pass in 'i32 undef' instead.  This occurs for C++
23 templates etc, which usually have linkonce_odr/weak_odr linkage, not internal
24 linkage.
25
26 //===---------------------------------------------------------------------===//
27
28 With the recent changes to make the implicit def/use set explicit in
29 machineinstrs, we should change the target descriptions for 'call' instructions
30 so that the .td files don't list all the call-clobbered registers as implicit
31 defs.  Instead, these should be added by the code generator (e.g. on the dag).
32
33 This has a number of uses:
34
35 1. PPC32/64 and X86 32/64 can avoid having multiple copies of call instructions
36    for their different impdef sets.
37 2. Targets with multiple calling convs (e.g. x86) which have different clobber
38    sets don't need copies of call instructions.
39 3. 'Interprocedural register allocation' can be done to reduce the clobber sets
40    of calls.
41
42 //===---------------------------------------------------------------------===//
43
44 Make the PPC branch selector target independant
45
46 //===---------------------------------------------------------------------===//
47
48 Get the C front-end to expand hypot(x,y) -> llvm.sqrt(x*x+y*y) when errno and
49 precision don't matter (ffastmath).  Misc/mandel will like this. :)  This isn't
50 safe in general, even on darwin.  See the libm implementation of hypot for
51 examples (which special case when x/y are exactly zero to get signed zeros etc
52 right).
53
54 //===---------------------------------------------------------------------===//
55
56 Solve this DAG isel folding deficiency:
57
58 int X, Y;
59
60 void fn1(void)
61 {
62   X = X | (Y << 3);
63 }
64
65 compiles to
66
67 fn1:
68         movl Y, %eax
69         shll $3, %eax
70         orl X, %eax
71         movl %eax, X
72         ret
73
74 The problem is the store's chain operand is not the load X but rather
75 a TokenFactor of the load X and load Y, which prevents the folding.
76
77 There are two ways to fix this:
78
79 1. The dag combiner can start using alias analysis to realize that y/x
80    don't alias, making the store to X not dependent on the load from Y.
81 2. The generated isel could be made smarter in the case it can't
82    disambiguate the pointers.
83
84 Number 1 is the preferred solution.
85
86 This has been "fixed" by a TableGen hack. But that is a short term workaround
87 which will be removed once the proper fix is made.
88
89 //===---------------------------------------------------------------------===//
90
91 On targets with expensive 64-bit multiply, we could LSR this:
92
93 for (i = ...; ++i) {
94    x = 1ULL << i;
95
96 into:
97  long long tmp = 1;
98  for (i = ...; ++i, tmp+=tmp)
99    x = tmp;
100
101 This would be a win on ppc32, but not x86 or ppc64.
102
103 //===---------------------------------------------------------------------===//
104
105 Shrink: (setlt (loadi32 P), 0) -> (setlt (loadi8 Phi), 0)
106
107 //===---------------------------------------------------------------------===//
108
109 Reassociate should turn things like:
110
111 int factorial(int X) {
112  return X*X*X*X*X*X*X*X;
113 }
114
115 into llvm.powi calls, allowing the code generator to produce balanced
116 multiplication trees.
117
118 First, the intrinsic needs to be extended to support integers, and second the
119 code generator needs to be enhanced to lower these to multiplication trees.
120
121 //===---------------------------------------------------------------------===//
122
123 Interesting? testcase for add/shift/mul reassoc:
124
125 int bar(int x, int y) {
126   return x*x*x+y+x*x*x*x*x*y*y*y*y;
127 }
128 int foo(int z, int n) {
129   return bar(z, n) + bar(2*z, 2*n);
130 }
131
132 This is blocked on not handling X*X*X -> powi(X, 3) (see note above).  The issue
133 is that we end up getting t = 2*X  s = t*t   and don't turn this into 4*X*X,
134 which is the same number of multiplies and is canonical, because the 2*X has
135 multiple uses.  Here's a simple example:
136
137 define i32 @test15(i32 %X1) {
138   %B = mul i32 %X1, 47   ; X1*47
139   %C = mul i32 %B, %B
140   ret i32 %C
141 }
142
143
144 //===---------------------------------------------------------------------===//
145
146 Reassociate should handle the example in GCC PR16157:
147
148 extern int a0, a1, a2, a3, a4; extern int b0, b1, b2, b3, b4; 
149 void f () {  /* this can be optimized to four additions... */ 
150         b4 = a4 + a3 + a2 + a1 + a0; 
151         b3 = a3 + a2 + a1 + a0; 
152         b2 = a2 + a1 + a0; 
153         b1 = a1 + a0; 
154
155
156 This requires reassociating to forms of expressions that are already available,
157 something that reassoc doesn't think about yet.
158
159 //===---------------------------------------------------------------------===//
160
161 These two functions should generate the same code on big-endian systems:
162
163 int g(int *j,int *l)  {  return memcmp(j,l,4);  }
164 int h(int *j, int *l) {  return *j - *l; }
165
166 this could be done in SelectionDAGISel.cpp, along with other special cases,
167 for 1,2,4,8 bytes.
168
169 //===---------------------------------------------------------------------===//
170
171 It would be nice to revert this patch:
172 http://lists.cs.uiuc.edu/pipermail/llvm-commits/Week-of-Mon-20060213/031986.html
173
174 And teach the dag combiner enough to simplify the code expanded before 
175 legalize.  It seems plausible that this knowledge would let it simplify other
176 stuff too.
177
178 //===---------------------------------------------------------------------===//
179
180 For vector types, TargetData.cpp::getTypeInfo() returns alignment that is equal
181 to the type size. It works but can be overly conservative as the alignment of
182 specific vector types are target dependent.
183
184 //===---------------------------------------------------------------------===//
185
186 We should produce an unaligned load from code like this:
187
188 v4sf example(float *P) {
189   return (v4sf){P[0], P[1], P[2], P[3] };
190 }
191
192 //===---------------------------------------------------------------------===//
193
194 Add support for conditional increments, and other related patterns.  Instead
195 of:
196
197         movl 136(%esp), %eax
198         cmpl $0, %eax
199         je LBB16_2      #cond_next
200 LBB16_1:        #cond_true
201         incl _foo
202 LBB16_2:        #cond_next
203
204 emit:
205         movl    _foo, %eax
206         cmpl    $1, %edi
207         sbbl    $-1, %eax
208         movl    %eax, _foo
209
210 //===---------------------------------------------------------------------===//
211
212 Combine: a = sin(x), b = cos(x) into a,b = sincos(x).
213
214 Expand these to calls of sin/cos and stores:
215       double sincos(double x, double *sin, double *cos);
216       float sincosf(float x, float *sin, float *cos);
217       long double sincosl(long double x, long double *sin, long double *cos);
218
219 Doing so could allow SROA of the destination pointers.  See also:
220 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=17687
221
222 This is now easily doable with MRVs.  We could even make an intrinsic for this
223 if anyone cared enough about sincos.
224
225 //===---------------------------------------------------------------------===//
226
227 Turn this into a single byte store with no load (the other 3 bytes are
228 unmodified):
229
230 define void @test(i32* %P) {
231         %tmp = load i32* %P
232         %tmp14 = or i32 %tmp, 3305111552
233         %tmp15 = and i32 %tmp14, 3321888767
234         store i32 %tmp15, i32* %P
235         ret void
236 }
237
238 //===---------------------------------------------------------------------===//
239
240 dag/inst combine "clz(x)>>5 -> x==0" for 32-bit x.
241
242 Compile:
243
244 int bar(int x)
245 {
246   int t = __builtin_clz(x);
247   return -(t>>5);
248 }
249
250 to:
251
252 _bar:   addic r3,r3,-1
253         subfe r3,r3,r3
254         blr
255
256 //===---------------------------------------------------------------------===//
257
258 quantum_sigma_x in 462.libquantum contains the following loop:
259
260       for(i=0; i<reg->size; i++)
261         {
262           /* Flip the target bit of each basis state */
263           reg->node[i].state ^= ((MAX_UNSIGNED) 1 << target);
264         } 
265
266 Where MAX_UNSIGNED/state is a 64-bit int.  On a 32-bit platform it would be just
267 so cool to turn it into something like:
268
269    long long Res = ((MAX_UNSIGNED) 1 << target);
270    if (target < 32) {
271      for(i=0; i<reg->size; i++)
272        reg->node[i].state ^= Res & 0xFFFFFFFFULL;
273    } else {
274      for(i=0; i<reg->size; i++)
275        reg->node[i].state ^= Res & 0xFFFFFFFF00000000ULL
276    }
277    
278 ... which would only do one 32-bit XOR per loop iteration instead of two.
279
280 It would also be nice to recognize the reg->size doesn't alias reg->node[i], but
281 this requires TBAA.
282
283 //===---------------------------------------------------------------------===//
284
285 This should be optimized to one 'and' and one 'or', from PR4216:
286
287 define i32 @test_bitfield(i32 %bf.prev.low) nounwind ssp {
288 entry:
289   %bf.prev.lo.cleared10 = or i32 %bf.prev.low, 32962 ; <i32> [#uses=1]
290   %0 = and i32 %bf.prev.low, -65536               ; <i32> [#uses=1]
291   %1 = and i32 %bf.prev.lo.cleared10, 40186       ; <i32> [#uses=1]
292   %2 = or i32 %1, %0                              ; <i32> [#uses=1]
293   ret i32 %2
294 }
295
296 //===---------------------------------------------------------------------===//
297
298 This isn't recognized as bswap by instcombine (yes, it really is bswap):
299
300 unsigned long reverse(unsigned v) {
301     unsigned t;
302     t = v ^ ((v << 16) | (v >> 16));
303     t &= ~0xff0000;
304     v = (v << 24) | (v >> 8);
305     return v ^ (t >> 8);
306 }
307
308 //===---------------------------------------------------------------------===//
309
310 These idioms should be recognized as popcount (see PR1488):
311
312 unsigned countbits_slow(unsigned v) {
313   unsigned c;
314   for (c = 0; v; v >>= 1)
315     c += v & 1;
316   return c;
317 }
318 unsigned countbits_fast(unsigned v){
319   unsigned c;
320   for (c = 0; v; c++)
321     v &= v - 1; // clear the least significant bit set
322   return c;
323 }
324
325 BITBOARD = unsigned long long
326 int PopCnt(register BITBOARD a) {
327   register int c=0;
328   while(a) {
329     c++;
330     a &= a - 1;
331   }
332   return c;
333 }
334 unsigned int popcount(unsigned int input) {
335   unsigned int count = 0;
336   for (unsigned int i =  0; i < 4 * 8; i++)
337     count += (input >> i) & i;
338   return count;
339 }
340
341 This is a form of idiom recognition for loops, the same thing that could be
342 useful for recognizing memset/memcpy.
343
344 //===---------------------------------------------------------------------===//
345
346 These should turn into single 16-bit (unaligned?) loads on little/big endian
347 processors.
348
349 unsigned short read_16_le(const unsigned char *adr) {
350   return adr[0] | (adr[1] << 8);
351 }
352 unsigned short read_16_be(const unsigned char *adr) {
353   return (adr[0] << 8) | adr[1];
354 }
355
356 //===---------------------------------------------------------------------===//
357
358 -instcombine should handle this transform:
359    icmp pred (sdiv X / C1 ), C2
360 when X, C1, and C2 are unsigned.  Similarly for udiv and signed operands. 
361
362 Currently InstCombine avoids this transform but will do it when the signs of
363 the operands and the sign of the divide match. See the FIXME in 
364 InstructionCombining.cpp in the visitSetCondInst method after the switch case 
365 for Instruction::UDiv (around line 4447) for more details.
366
367 The SingleSource/Benchmarks/Shootout-C++/hash and hash2 tests have examples of
368 this construct. 
369
370 //===---------------------------------------------------------------------===//
371
372 viterbi speeds up *significantly* if the various "history" related copy loops
373 are turned into memcpy calls at the source level.  We need a "loops to memcpy"
374 pass.
375
376 //===---------------------------------------------------------------------===//
377
378 Consider:
379
380 typedef unsigned U32;
381 typedef unsigned long long U64;
382 int test (U32 *inst, U64 *regs) {
383     U64 effective_addr2;
384     U32 temp = *inst;
385     int r1 = (temp >> 20) & 0xf;
386     int b2 = (temp >> 16) & 0xf;
387     effective_addr2 = temp & 0xfff;
388     if (b2) effective_addr2 += regs[b2];
389     b2 = (temp >> 12) & 0xf;
390     if (b2) effective_addr2 += regs[b2];
391     effective_addr2 &= regs[4];
392      if ((effective_addr2 & 3) == 0)
393         return 1;
394     return 0;
395 }
396
397 Note that only the low 2 bits of effective_addr2 are used.  On 32-bit systems,
398 we don't eliminate the computation of the top half of effective_addr2 because
399 we don't have whole-function selection dags.  On x86, this means we use one
400 extra register for the function when effective_addr2 is declared as U64 than
401 when it is declared U32.
402
403 PHI Slicing could be extended to do this.
404
405 //===---------------------------------------------------------------------===//
406
407 LSR should know what GPR types a target has from TargetData.  This code:
408
409 volatile short X, Y; // globals
410
411 void foo(int N) {
412   int i;
413   for (i = 0; i < N; i++) { X = i; Y = i*4; }
414 }
415
416 produces two near identical IV's (after promotion) on PPC/ARM:
417
418 LBB1_2:
419         ldr r3, LCPI1_0
420         ldr r3, [r3]
421         strh r2, [r3]
422         ldr r3, LCPI1_1
423         ldr r3, [r3]
424         strh r1, [r3]
425         add r1, r1, #4
426         add r2, r2, #1   <- [0,+,1]
427         sub r0, r0, #1   <- [0,-,1]
428         cmp r0, #0
429         bne LBB1_2
430
431 LSR should reuse the "+" IV for the exit test.
432
433 //===---------------------------------------------------------------------===//
434
435 Tail call elim should be more aggressive, checking to see if the call is
436 followed by an uncond branch to an exit block.
437
438 ; This testcase is due to tail-duplication not wanting to copy the return
439 ; instruction into the terminating blocks because there was other code
440 ; optimized out of the function after the taildup happened.
441 ; RUN: llvm-as < %s | opt -tailcallelim | llvm-dis | not grep call
442
443 define i32 @t4(i32 %a) {
444 entry:
445         %tmp.1 = and i32 %a, 1          ; <i32> [#uses=1]
446         %tmp.2 = icmp ne i32 %tmp.1, 0          ; <i1> [#uses=1]
447         br i1 %tmp.2, label %then.0, label %else.0
448
449 then.0:         ; preds = %entry
450         %tmp.5 = add i32 %a, -1         ; <i32> [#uses=1]
451         %tmp.3 = call i32 @t4( i32 %tmp.5 )             ; <i32> [#uses=1]
452         br label %return
453
454 else.0:         ; preds = %entry
455         %tmp.7 = icmp ne i32 %a, 0              ; <i1> [#uses=1]
456         br i1 %tmp.7, label %then.1, label %return
457
458 then.1:         ; preds = %else.0
459         %tmp.11 = add i32 %a, -2                ; <i32> [#uses=1]
460         %tmp.9 = call i32 @t4( i32 %tmp.11 )            ; <i32> [#uses=1]
461         br label %return
462
463 return:         ; preds = %then.1, %else.0, %then.0
464         %result.0 = phi i32 [ 0, %else.0 ], [ %tmp.3, %then.0 ],
465                             [ %tmp.9, %then.1 ]
466         ret i32 %result.0
467 }
468
469 //===---------------------------------------------------------------------===//
470
471 Tail recursion elimination should handle:
472
473 int pow2m1(int n) {
474  if (n == 0)
475    return 0;
476  return 2 * pow2m1 (n - 1) + 1;
477 }
478
479 Also, multiplies can be turned into SHL's, so they should be handled as if
480 they were associative.  "return foo() << 1" can be tail recursion eliminated.
481
482 //===---------------------------------------------------------------------===//
483
484 Argument promotion should promote arguments for recursive functions, like 
485 this:
486
487 ; RUN: llvm-as < %s | opt -argpromotion | llvm-dis | grep x.val
488
489 define internal i32 @foo(i32* %x) {
490 entry:
491         %tmp = load i32* %x             ; <i32> [#uses=0]
492         %tmp.foo = call i32 @foo( i32* %x )             ; <i32> [#uses=1]
493         ret i32 %tmp.foo
494 }
495
496 define i32 @bar(i32* %x) {
497 entry:
498         %tmp3 = call i32 @foo( i32* %x )                ; <i32> [#uses=1]
499         ret i32 %tmp3
500 }
501
502 //===---------------------------------------------------------------------===//
503
504 We should investigate an instruction sinking pass.  Consider this silly
505 example in pic mode:
506
507 #include <assert.h>
508 void foo(int x) {
509   assert(x);
510   //...
511 }
512
513 we compile this to:
514 _foo:
515         subl    $28, %esp
516         call    "L1$pb"
517 "L1$pb":
518         popl    %eax
519         cmpl    $0, 32(%esp)
520         je      LBB1_2  # cond_true
521 LBB1_1: # return
522         # ...
523         addl    $28, %esp
524         ret
525 LBB1_2: # cond_true
526 ...
527
528 The PIC base computation (call+popl) is only used on one path through the 
529 code, but is currently always computed in the entry block.  It would be 
530 better to sink the picbase computation down into the block for the 
531 assertion, as it is the only one that uses it.  This happens for a lot of 
532 code with early outs.
533
534 Another example is loads of arguments, which are usually emitted into the 
535 entry block on targets like x86.  If not used in all paths through a 
536 function, they should be sunk into the ones that do.
537
538 In this case, whole-function-isel would also handle this.
539
540 //===---------------------------------------------------------------------===//
541
542 Investigate lowering of sparse switch statements into perfect hash tables:
543 http://burtleburtle.net/bob/hash/perfect.html
544
545 //===---------------------------------------------------------------------===//
546
547 We should turn things like "load+fabs+store" and "load+fneg+store" into the
548 corresponding integer operations.  On a yonah, this loop:
549
550 double a[256];
551 void foo() {
552   int i, b;
553   for (b = 0; b < 10000000; b++)
554   for (i = 0; i < 256; i++)
555     a[i] = -a[i];
556 }
557
558 is twice as slow as this loop:
559
560 long long a[256];
561 void foo() {
562   int i, b;
563   for (b = 0; b < 10000000; b++)
564   for (i = 0; i < 256; i++)
565     a[i] ^= (1ULL << 63);
566 }
567
568 and I suspect other processors are similar.  On X86 in particular this is a
569 big win because doing this with integers allows the use of read/modify/write
570 instructions.
571
572 //===---------------------------------------------------------------------===//
573
574 DAG Combiner should try to combine small loads into larger loads when 
575 profitable.  For example, we compile this C++ example:
576
577 struct THotKey { short Key; bool Control; bool Shift; bool Alt; };
578 extern THotKey m_HotKey;
579 THotKey GetHotKey () { return m_HotKey; }
580
581 into (-O3 -fno-exceptions -static -fomit-frame-pointer):
582
583 __Z9GetHotKeyv:
584         pushl   %esi
585         movl    8(%esp), %eax
586         movb    _m_HotKey+3, %cl
587         movb    _m_HotKey+4, %dl
588         movb    _m_HotKey+2, %ch
589         movw    _m_HotKey, %si
590         movw    %si, (%eax)
591         movb    %ch, 2(%eax)
592         movb    %cl, 3(%eax)
593         movb    %dl, 4(%eax)
594         popl    %esi
595         ret     $4
596
597 GCC produces:
598
599 __Z9GetHotKeyv:
600         movl    _m_HotKey, %edx
601         movl    4(%esp), %eax
602         movl    %edx, (%eax)
603         movzwl  _m_HotKey+4, %edx
604         movw    %dx, 4(%eax)
605         ret     $4
606
607 The LLVM IR contains the needed alignment info, so we should be able to 
608 merge the loads and stores into 4-byte loads:
609
610         %struct.THotKey = type { i16, i8, i8, i8 }
611 define void @_Z9GetHotKeyv(%struct.THotKey* sret  %agg.result) nounwind  {
612 ...
613         %tmp2 = load i16* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 0), align 8
614         %tmp5 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 1), align 2
615         %tmp8 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 2), align 1
616         %tmp11 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 3), align 2
617
618 Alternatively, we should use a small amount of base-offset alias analysis
619 to make it so the scheduler doesn't need to hold all the loads in regs at
620 once.
621
622 //===---------------------------------------------------------------------===//
623
624 We should add an FRINT node to the DAG to model targets that have legal
625 implementations of ceil/floor/rint.
626
627 //===---------------------------------------------------------------------===//
628
629 Consider:
630
631 int test() {
632   long long input[8] = {1,1,1,1,1,1,1,1};
633   foo(input);
634 }
635
636 We currently compile this into a memcpy from a global array since the 
637 initializer is fairly large and not memset'able.  This is good, but the memcpy
638 gets lowered to load/stores in the code generator.  This is also ok, except
639 that the codegen lowering for memcpy doesn't handle the case when the source
640 is a constant global.  This gives us atrocious code like this:
641
642         call    "L1$pb"
643 "L1$pb":
644         popl    %eax
645         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+32(%eax), %ecx
646         movl    %ecx, 40(%esp)
647         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+20(%eax), %ecx
648         movl    %ecx, 28(%esp)
649         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+36(%eax), %ecx
650         movl    %ecx, 44(%esp)
651         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+44(%eax), %ecx
652         movl    %ecx, 52(%esp)
653         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+40(%eax), %ecx
654         movl    %ecx, 48(%esp)
655         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+12(%eax), %ecx
656         movl    %ecx, 20(%esp)
657         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+4(%eax), %ecx
658 ...
659
660 instead of:
661         movl    $1, 16(%esp)
662         movl    $0, 20(%esp)
663         movl    $1, 24(%esp)
664         movl    $0, 28(%esp)
665         movl    $1, 32(%esp)
666         movl    $0, 36(%esp)
667         ...
668
669 //===---------------------------------------------------------------------===//
670
671 http://llvm.org/PR717:
672
673 The following code should compile into "ret int undef". Instead, LLVM
674 produces "ret int 0":
675
676 int f() {
677   int x = 4;
678   int y;
679   if (x == 3) y = 0;
680   return y;
681 }
682
683 //===---------------------------------------------------------------------===//
684
685 The loop unroller should partially unroll loops (instead of peeling them)
686 when code growth isn't too bad and when an unroll count allows simplification
687 of some code within the loop.  One trivial example is:
688
689 #include <stdio.h>
690 int main() {
691     int nRet = 17;
692     int nLoop;
693     for ( nLoop = 0; nLoop < 1000; nLoop++ ) {
694         if ( nLoop & 1 )
695             nRet += 2;
696         else
697             nRet -= 1;
698     }
699     return nRet;
700 }
701
702 Unrolling by 2 would eliminate the '&1' in both copies, leading to a net
703 reduction in code size.  The resultant code would then also be suitable for
704 exit value computation.
705
706 //===---------------------------------------------------------------------===//
707
708 We miss a bunch of rotate opportunities on various targets, including ppc, x86,
709 etc.  On X86, we miss a bunch of 'rotate by variable' cases because the rotate
710 matching code in dag combine doesn't look through truncates aggressively 
711 enough.  Here are some testcases reduces from GCC PR17886:
712
713 unsigned long long f(unsigned long long x, int y) {
714   return (x << y) | (x >> 64-y); 
715
716 unsigned f2(unsigned x, int y){
717   return (x << y) | (x >> 32-y); 
718
719 unsigned long long f3(unsigned long long x){
720   int y = 9;
721   return (x << y) | (x >> 64-y); 
722
723 unsigned f4(unsigned x){
724   int y = 10;
725   return (x << y) | (x >> 32-y); 
726 }
727 unsigned long long f5(unsigned long long x, unsigned long long y) {
728   return (x << 8) | ((y >> 48) & 0xffull);
729 }
730 unsigned long long f6(unsigned long long x, unsigned long long y, int z) {
731   switch(z) {
732   case 1:
733     return (x << 8) | ((y >> 48) & 0xffull);
734   case 2:
735     return (x << 16) | ((y >> 40) & 0xffffull);
736   case 3:
737     return (x << 24) | ((y >> 32) & 0xffffffull);
738   case 4:
739     return (x << 32) | ((y >> 24) & 0xffffffffull);
740   default:
741     return (x << 40) | ((y >> 16) & 0xffffffffffull);
742   }
743 }
744
745 On X86-64, we only handle f2/f3/f4 right.  On x86-32, a few of these 
746 generate truly horrible code, instead of using shld and friends.  On
747 ARM, we end up with calls to L___lshrdi3/L___ashldi3 in f, which is
748 badness.  PPC64 misses f, f5 and f6.  CellSPU aborts in isel.
749
750 //===---------------------------------------------------------------------===//
751
752 We do a number of simplifications in simplify libcalls to strength reduce
753 standard library functions, but we don't currently merge them together.  For
754 example, it is useful to merge memcpy(a,b,strlen(b)) -> strcpy.  This can only
755 be done safely if "b" isn't modified between the strlen and memcpy of course.
756
757 //===---------------------------------------------------------------------===//
758
759 We compile this program: (from GCC PR11680)
760 http://gcc.gnu.org/bugzilla/attachment.cgi?id=4487
761
762 Into code that runs the same speed in fast/slow modes, but both modes run 2x
763 slower than when compile with GCC (either 4.0 or 4.2):
764
765 $ llvm-g++ perf.cpp -O3 -fno-exceptions
766 $ time ./a.out fast
767 1.821u 0.003s 0:01.82 100.0%    0+0k 0+0io 0pf+0w
768
769 $ g++ perf.cpp -O3 -fno-exceptions
770 $ time ./a.out fast
771 0.821u 0.001s 0:00.82 100.0%    0+0k 0+0io 0pf+0w
772
773 It looks like we are making the same inlining decisions, so this may be raw
774 codegen badness or something else (haven't investigated).
775
776 //===---------------------------------------------------------------------===//
777
778 We miss some instcombines for stuff like this:
779 void bar (void);
780 void foo (unsigned int a) {
781   /* This one is equivalent to a >= (3 << 2).  */
782   if ((a >> 2) >= 3)
783     bar ();
784 }
785
786 A few other related ones are in GCC PR14753.
787
788 //===---------------------------------------------------------------------===//
789
790 Divisibility by constant can be simplified (according to GCC PR12849) from
791 being a mulhi to being a mul lo (cheaper).  Testcase:
792
793 void bar(unsigned n) {
794   if (n % 3 == 0)
795     true();
796 }
797
798 This is equivalent to the following, where 2863311531 is the multiplicative
799 inverse of 3, and 1431655766 is ((2^32)-1)/3+1:
800 void bar(unsigned n) {
801   if (n * 2863311531U < 1431655766U)
802     true();
803 }
804
805 The same transformation can work with an even modulo with the addition of a
806 rotate: rotate the result of the multiply to the right by the number of bits
807 which need to be zero for the condition to be true, and shrink the compare RHS
808 by the same amount.  Unless the target supports rotates, though, that
809 transformation probably isn't worthwhile.
810
811 The transformation can also easily be made to work with non-zero equality
812 comparisons: just transform, for example, "n % 3 == 1" to "(n-1) % 3 == 0".
813
814 //===---------------------------------------------------------------------===//
815
816 Better mod/ref analysis for scanf would allow us to eliminate the vtable and a
817 bunch of other stuff from this example (see PR1604): 
818
819 #include <cstdio>
820 struct test {
821     int val;
822     virtual ~test() {}
823 };
824
825 int main() {
826     test t;
827     std::scanf("%d", &t.val);
828     std::printf("%d\n", t.val);
829 }
830
831 //===---------------------------------------------------------------------===//
832
833 These functions perform the same computation, but produce different assembly.
834
835 define i8 @select(i8 %x) readnone nounwind {
836   %A = icmp ult i8 %x, 250
837   %B = select i1 %A, i8 0, i8 1
838   ret i8 %B 
839 }
840
841 define i8 @addshr(i8 %x) readnone nounwind {
842   %A = zext i8 %x to i9
843   %B = add i9 %A, 6       ;; 256 - 250 == 6
844   %C = lshr i9 %B, 8
845   %D = trunc i9 %C to i8
846   ret i8 %D
847 }
848
849 //===---------------------------------------------------------------------===//
850
851 From gcc bug 24696:
852 int
853 f (unsigned long a, unsigned long b, unsigned long c)
854 {
855   return ((a & (c - 1)) != 0) || ((b & (c - 1)) != 0);
856 }
857 int
858 f (unsigned long a, unsigned long b, unsigned long c)
859 {
860   return ((a & (c - 1)) != 0) | ((b & (c - 1)) != 0);
861 }
862 Both should combine to ((a|b) & (c-1)) != 0.  Currently not optimized with
863 "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
864
865 //===---------------------------------------------------------------------===//
866
867 From GCC Bug 20192:
868 #define PMD_MASK    (~((1UL << 23) - 1))
869 void clear_pmd_range(unsigned long start, unsigned long end)
870 {
871    if (!(start & ~PMD_MASK) && !(end & ~PMD_MASK))
872        f();
873 }
874 The expression should optimize to something like
875 "!((start|end)&~PMD_MASK). Currently not optimized with "clang
876 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
877
878 //===---------------------------------------------------------------------===//
879
880 From GCC Bug 3756:
881 int
882 pn (int n)
883 {
884  return (n >= 0 ? 1 : -1);
885 }
886 Should combine to (n >> 31) | 1.  Currently not optimized with "clang
887 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts | llc".
888
889 //===---------------------------------------------------------------------===//
890
891 void a(int variable)
892 {
893  if (variable == 4 || variable == 6)
894    bar();
895 }
896 This should optimize to "if ((variable | 2) == 6)".  Currently not
897 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts | llc".
898
899 //===---------------------------------------------------------------------===//
900
901 unsigned int f(unsigned int i, unsigned int n) {++i; if (i == n) ++i; return
902 i;}
903 unsigned int f2(unsigned int i, unsigned int n) {++i; i += i == n; return i;}
904 These should combine to the same thing.  Currently, the first function
905 produces better code on X86.
906
907 //===---------------------------------------------------------------------===//
908
909 From GCC Bug 15784:
910 #define abs(x) x>0?x:-x
911 int f(int x, int y)
912 {
913  return (abs(x)) >= 0;
914 }
915 This should optimize to x == INT_MIN. (With -fwrapv.)  Currently not
916 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
917
918 //===---------------------------------------------------------------------===//
919
920 From GCC Bug 14753:
921 void
922 rotate_cst (unsigned int a)
923 {
924  a = (a << 10) | (a >> 22);
925  if (a == 123)
926    bar ();
927 }
928 void
929 minus_cst (unsigned int a)
930 {
931  unsigned int tem;
932
933  tem = 20 - a;
934  if (tem == 5)
935    bar ();
936 }
937 void
938 mask_gt (unsigned int a)
939 {
940  /* This is equivalent to a > 15.  */
941  if ((a & ~7) > 8)
942    bar ();
943 }
944 void
945 rshift_gt (unsigned int a)
946 {
947  /* This is equivalent to a > 23.  */
948  if ((a >> 2) > 5)
949    bar ();
950 }
951 All should simplify to a single comparison.  All of these are
952 currently not optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt
953 -std-compile-opts".
954
955 //===---------------------------------------------------------------------===//
956
957 From GCC Bug 32605:
958 int c(int* x) {return (char*)x+2 == (char*)x;}
959 Should combine to 0.  Currently not optimized with "clang
960 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts" (although llc can optimize it).
961
962 //===---------------------------------------------------------------------===//
963
964 int a(unsigned b) {return ((b << 31) | (b << 30)) >> 31;}
965 Should be combined to  "((b >> 1) | b) & 1".  Currently not optimized
966 with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
967
968 //===---------------------------------------------------------------------===//
969
970 unsigned a(unsigned x, unsigned y) { return x | (y & 1) | (y & 2);}
971 Should combine to "x | (y & 3)".  Currently not optimized with "clang
972 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
973
974 //===---------------------------------------------------------------------===//
975
976 int a(int a, int b, int c) {return (~a & c) | ((c|a) & b);}
977 Should fold to "(~a & c) | (a & b)".  Currently not optimized with
978 "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
979
980 //===---------------------------------------------------------------------===//
981
982 int a(int a,int b) {return (~(a|b))|a;}
983 Should fold to "a|~b".  Currently not optimized with "clang
984 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
985
986 //===---------------------------------------------------------------------===//
987
988 int a(int a, int b) {return (a&&b) || (a&&!b);}
989 Should fold to "a".  Currently not optimized with "clang -emit-llvm-bc
990 | opt -std-compile-opts".
991
992 //===---------------------------------------------------------------------===//
993
994 int a(int a, int b, int c) {return (a&&b) || (!a&&c);}
995 Should fold to "a ? b : c", or at least something sane.  Currently not
996 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
997
998 //===---------------------------------------------------------------------===//
999
1000 int a(int a, int b, int c) {return (a&&b) || (a&&c) || (a&&b&&c);}
1001 Should fold to a && (b || c).  Currently not optimized with "clang
1002 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1003
1004 //===---------------------------------------------------------------------===//
1005
1006 int a(int x) {return x | ((x & 8) ^ 8);}
1007 Should combine to x | 8.  Currently not optimized with "clang
1008 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1009
1010 //===---------------------------------------------------------------------===//
1011
1012 int a(int x) {return x ^ ((x & 8) ^ 8);}
1013 Should also combine to x | 8.  Currently not optimized with "clang
1014 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1015
1016 //===---------------------------------------------------------------------===//
1017
1018 int a(int x) {return (x & 8) == 0 ? -1 : -9;}
1019 Should combine to (x | -9) ^ 8.  Currently not optimized with "clang
1020 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1021
1022 //===---------------------------------------------------------------------===//
1023
1024 int a(int x) {return (x & 8) == 0 ? -9 : -1;}
1025 Should combine to x | -9.  Currently not optimized with "clang
1026 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1027
1028 //===---------------------------------------------------------------------===//
1029
1030 int a(int x) {return ((x | -9) ^ 8) & x;}
1031 Should combine to x & -9.  Currently not optimized with "clang
1032 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1033
1034 //===---------------------------------------------------------------------===//
1035
1036 unsigned a(unsigned a) {return a * 0x11111111 >> 28 & 1;}
1037 Should combine to "a * 0x88888888 >> 31".  Currently not optimized
1038 with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1039
1040 //===---------------------------------------------------------------------===//
1041
1042 unsigned a(char* x) {if ((*x & 32) == 0) return b();}
1043 There's an unnecessary zext in the generated code with "clang
1044 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1045
1046 //===---------------------------------------------------------------------===//
1047
1048 unsigned a(unsigned long long x) {return 40 * (x >> 1);}
1049 Should combine to "20 * (((unsigned)x) & -2)".  Currently not
1050 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1051
1052 //===---------------------------------------------------------------------===//
1053
1054 This was noticed in the entryblock for grokdeclarator in 403.gcc:
1055
1056         %tmp = icmp eq i32 %decl_context, 4          
1057         %decl_context_addr.0 = select i1 %tmp, i32 3, i32 %decl_context 
1058         %tmp1 = icmp eq i32 %decl_context_addr.0, 1 
1059         %decl_context_addr.1 = select i1 %tmp1, i32 0, i32 %decl_context_addr.0
1060
1061 tmp1 should be simplified to something like:
1062   (!tmp || decl_context == 1)
1063
1064 This allows recursive simplifications, tmp1 is used all over the place in
1065 the function, e.g. by:
1066
1067         %tmp23 = icmp eq i32 %decl_context_addr.1, 0            ; <i1> [#uses=1]
1068         %tmp24 = xor i1 %tmp1, true             ; <i1> [#uses=1]
1069         %or.cond8 = and i1 %tmp23, %tmp24               ; <i1> [#uses=1]
1070
1071 later.
1072
1073 //===---------------------------------------------------------------------===//
1074
1075 [STORE SINKING]
1076
1077 Store sinking: This code:
1078
1079 void f (int n, int *cond, int *res) {
1080     int i;
1081     *res = 0;
1082     for (i = 0; i < n; i++)
1083         if (*cond)
1084             *res ^= 234; /* (*) */
1085 }
1086
1087 On this function GVN hoists the fully redundant value of *res, but nothing
1088 moves the store out.  This gives us this code:
1089
1090 bb:             ; preds = %bb2, %entry
1091         %.rle = phi i32 [ 0, %entry ], [ %.rle6, %bb2 ] 
1092         %i.05 = phi i32 [ 0, %entry ], [ %indvar.next, %bb2 ]
1093         %1 = load i32* %cond, align 4
1094         %2 = icmp eq i32 %1, 0
1095         br i1 %2, label %bb2, label %bb1
1096
1097 bb1:            ; preds = %bb
1098         %3 = xor i32 %.rle, 234 
1099         store i32 %3, i32* %res, align 4
1100         br label %bb2
1101
1102 bb2:            ; preds = %bb, %bb1
1103         %.rle6 = phi i32 [ %3, %bb1 ], [ %.rle, %bb ]   
1104         %indvar.next = add i32 %i.05, 1 
1105         %exitcond = icmp eq i32 %indvar.next, %n
1106         br i1 %exitcond, label %return, label %bb
1107
1108 DSE should sink partially dead stores to get the store out of the loop.
1109
1110 Here's another partial dead case:
1111 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=12395
1112
1113 //===---------------------------------------------------------------------===//
1114
1115 Scalar PRE hoists the mul in the common block up to the else:
1116
1117 int test (int a, int b, int c, int g) {
1118   int d, e;
1119   if (a)
1120     d = b * c;
1121   else
1122     d = b - c;
1123   e = b * c + g;
1124   return d + e;
1125 }
1126
1127 It would be better to do the mul once to reduce codesize above the if.
1128 This is GCC PR38204.
1129
1130 //===---------------------------------------------------------------------===//
1131
1132 [STORE SINKING]
1133
1134 GCC PR37810 is an interesting case where we should sink load/store reload
1135 into the if block and outside the loop, so we don't reload/store it on the
1136 non-call path.
1137
1138 for () {
1139   *P += 1;
1140   if ()
1141     call();
1142   else
1143     ...
1144 ->
1145 tmp = *P
1146 for () {
1147   tmp += 1;
1148   if () {
1149     *P = tmp;
1150     call();
1151     tmp = *P;
1152   } else ...
1153 }
1154 *P = tmp;
1155
1156 We now hoist the reload after the call (Transforms/GVN/lpre-call-wrap.ll), but
1157 we don't sink the store.  We need partially dead store sinking.
1158
1159 //===---------------------------------------------------------------------===//
1160
1161 [LOAD PRE CRIT EDGE SPLITTING]
1162
1163 GCC PR37166: Sinking of loads prevents SROA'ing the "g" struct on the stack
1164 leading to excess stack traffic. This could be handled by GVN with some crazy
1165 symbolic phi translation.  The code we get looks like (g is on the stack):
1166
1167 bb2:            ; preds = %bb1
1168 ..
1169         %9 = getelementptr %struct.f* %g, i32 0, i32 0          
1170         store i32 %8, i32* %9, align  bel %bb3
1171
1172 bb3:            ; preds = %bb1, %bb2, %bb
1173         %c_addr.0 = phi %struct.f* [ %g, %bb2 ], [ %c, %bb ], [ %c, %bb1 ]
1174         %b_addr.0 = phi %struct.f* [ %b, %bb2 ], [ %g, %bb ], [ %b, %bb1 ]
1175         %10 = getelementptr %struct.f* %c_addr.0, i32 0, i32 0
1176         %11 = load i32* %10, align 4
1177
1178 %11 is partially redundant, an in BB2 it should have the value %8.
1179
1180 GCC PR33344 and PR35287 are similar cases.
1181
1182
1183 //===---------------------------------------------------------------------===//
1184
1185 [LOAD PRE]
1186
1187 There are many load PRE testcases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/loadpre* in the
1188 GCC testsuite, ones we don't get yet are (checked through loadpre25):
1189
1190 [CRIT EDGE BREAKING]
1191 loadpre3.c predcom-4.c
1192
1193 [PRE OF READONLY CALL]
1194 loadpre5.c
1195
1196 [TURN SELECT INTO BRANCH]
1197 loadpre14.c loadpre15.c 
1198
1199 actually a conditional increment: loadpre18.c loadpre19.c
1200
1201
1202 //===---------------------------------------------------------------------===//
1203
1204 [SCALAR PRE]
1205 There are many PRE testcases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/ssa-pre-*.c in the
1206 GCC testsuite.
1207
1208 //===---------------------------------------------------------------------===//
1209
1210 There are some interesting cases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/pred-comm* in the
1211 GCC testsuite.  For example, we get the first example in predcom-1.c, but 
1212 miss the second one:
1213
1214 unsigned fib[1000];
1215 unsigned avg[1000];
1216
1217 __attribute__ ((noinline))
1218 void count_averages(int n) {
1219   int i;
1220   for (i = 1; i < n; i++)
1221     avg[i] = (((unsigned long) fib[i - 1] + fib[i] + fib[i + 1]) / 3) & 0xffff;
1222 }
1223
1224 which compiles into two loads instead of one in the loop.
1225
1226 predcom-2.c is the same as predcom-1.c
1227
1228 predcom-3.c is very similar but needs loads feeding each other instead of
1229 store->load.
1230
1231
1232 //===---------------------------------------------------------------------===//
1233
1234 Type based alias analysis:
1235 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=14705
1236
1237 //===---------------------------------------------------------------------===//
1238
1239 A/B get pinned to the stack because we turn an if/then into a select instead
1240 of PRE'ing the load/store.  This may be fixable in instcombine:
1241 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=37892
1242
1243 struct X { int i; };
1244 int foo (int x) {
1245   struct X a;
1246   struct X b;
1247   struct X *p;
1248   a.i = 1;
1249   b.i = 2;
1250   if (x)
1251     p = &a;
1252   else
1253     p = &b;
1254   return p->i;
1255 }
1256
1257 //===---------------------------------------------------------------------===//
1258
1259 Interesting missed case because of control flow flattening (should be 2 loads):
1260 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=26629
1261 With: llvm-gcc t2.c -S -o - -O0 -emit-llvm | llvm-as | 
1262              opt -mem2reg -gvn -instcombine | llvm-dis
1263 we miss it because we need 1) CRIT EDGE 2) MULTIPLE DIFFERENT
1264 VALS PRODUCED BY ONE BLOCK OVER DIFFERENT PATHS
1265
1266 //===---------------------------------------------------------------------===//
1267
1268 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=19633
1269 We could eliminate the branch condition here, loading from null is undefined:
1270
1271 struct S { int w, x, y, z; };
1272 struct T { int r; struct S s; };
1273 void bar (struct S, int);
1274 void foo (int a, struct T b)
1275 {
1276   struct S *c = 0;
1277   if (a)
1278     c = &b.s;
1279   bar (*c, a);
1280 }
1281
1282 //===---------------------------------------------------------------------===//
1283
1284 simplifylibcalls should do several optimizations for strspn/strcspn:
1285
1286 strcspn(x, "") -> strlen(x)
1287 strcspn("", x) -> 0
1288 strspn("", x) -> 0
1289 strspn(x, "") -> strlen(x)
1290 strspn(x, "a") -> strchr(x, 'a')-x
1291
1292 strcspn(x, "a") -> inlined loop for up to 3 letters (similarly for strspn):
1293
1294 size_t __strcspn_c3 (__const char *__s, int __reject1, int __reject2,
1295                      int __reject3) {
1296   register size_t __result = 0;
1297   while (__s[__result] != '\0' && __s[__result] != __reject1 &&
1298          __s[__result] != __reject2 && __s[__result] != __reject3)
1299     ++__result;
1300   return __result;
1301 }
1302
1303 This should turn into a switch on the character.  See PR3253 for some notes on
1304 codegen.
1305
1306 456.hmmer apparently uses strcspn and strspn a lot.  471.omnetpp uses strspn.
1307
1308 //===---------------------------------------------------------------------===//
1309
1310 "gas" uses this idiom:
1311   else if (strchr ("+-/*%|&^:[]()~", *intel_parser.op_string))
1312 ..
1313   else if (strchr ("<>", *intel_parser.op_string)
1314
1315 Those should be turned into a switch.
1316
1317 //===---------------------------------------------------------------------===//
1318
1319 252.eon contains this interesting code:
1320
1321         %3072 = getelementptr [100 x i8]* %tempString, i32 0, i32 0
1322         %3073 = call i8* @strcpy(i8* %3072, i8* %3071) nounwind
1323         %strlen = call i32 @strlen(i8* %3072)    ; uses = 1
1324         %endptr = getelementptr [100 x i8]* %tempString, i32 0, i32 %strlen
1325         call void @llvm.memcpy.i32(i8* %endptr, 
1326           i8* getelementptr ([5 x i8]* @"\01LC42", i32 0, i32 0), i32 5, i32 1)
1327         %3074 = call i32 @strlen(i8* %endptr) nounwind readonly 
1328         
1329 This is interesting for a couple reasons.  First, in this:
1330
1331         %3073 = call i8* @strcpy(i8* %3072, i8* %3071) nounwind
1332         %strlen = call i32 @strlen(i8* %3072)  
1333
1334 The strlen could be replaced with: %strlen = sub %3072, %3073, because the
1335 strcpy call returns a pointer to the end of the string.  Based on that, the
1336 endptr GEP just becomes equal to 3073, which eliminates a strlen call and GEP.
1337
1338 Second, the memcpy+strlen strlen can be replaced with:
1339
1340         %3074 = call i32 @strlen([5 x i8]* @"\01LC42") nounwind readonly 
1341
1342 Because the destination was just copied into the specified memory buffer.  This,
1343 in turn, can be constant folded to "4".
1344
1345 In other code, it contains:
1346
1347         %endptr6978 = bitcast i8* %endptr69 to i32*            
1348         store i32 7107374, i32* %endptr6978, align 1
1349         %3167 = call i32 @strlen(i8* %endptr69) nounwind readonly    
1350
1351 Which could also be constant folded.  Whatever is producing this should probably
1352 be fixed to leave this as a memcpy from a string.
1353
1354 Further, eon also has an interesting partially redundant strlen call:
1355
1356 bb8:            ; preds = %_ZN18eonImageCalculatorC1Ev.exit
1357         %682 = getelementptr i8** %argv, i32 6          ; <i8**> [#uses=2]
1358         %683 = load i8** %682, align 4          ; <i8*> [#uses=4]
1359         %684 = load i8* %683, align 1           ; <i8> [#uses=1]
1360         %685 = icmp eq i8 %684, 0               ; <i1> [#uses=1]
1361         br i1 %685, label %bb10, label %bb9
1362
1363 bb9:            ; preds = %bb8
1364         %686 = call i32 @strlen(i8* %683) nounwind readonly          
1365         %687 = icmp ugt i32 %686, 254           ; <i1> [#uses=1]
1366         br i1 %687, label %bb10, label %bb11
1367
1368 bb10:           ; preds = %bb9, %bb8
1369         %688 = call i32 @strlen(i8* %683) nounwind readonly          
1370
1371 This could be eliminated by doing the strlen once in bb8, saving code size and
1372 improving perf on the bb8->9->10 path.
1373
1374 //===---------------------------------------------------------------------===//
1375
1376 I see an interesting fully redundant call to strlen left in 186.crafty:InputMove
1377 which looks like:
1378        %movetext11 = getelementptr [128 x i8]* %movetext, i32 0, i32 0 
1379  
1380
1381 bb62:           ; preds = %bb55, %bb53
1382         %promote.0 = phi i32 [ %169, %bb55 ], [ 0, %bb53 ]             
1383         %171 = call i32 @strlen(i8* %movetext11) nounwind readonly align 1
1384         %172 = add i32 %171, -1         ; <i32> [#uses=1]
1385         %173 = getelementptr [128 x i8]* %movetext, i32 0, i32 %172       
1386
1387 ...  no stores ...
1388        br i1 %or.cond, label %bb65, label %bb72
1389
1390 bb65:           ; preds = %bb62
1391         store i8 0, i8* %173, align 1
1392         br label %bb72
1393
1394 bb72:           ; preds = %bb65, %bb62
1395         %trank.1 = phi i32 [ %176, %bb65 ], [ -1, %bb62 ]            
1396         %177 = call i32 @strlen(i8* %movetext11) nounwind readonly align 1
1397
1398 Note that on the bb62->bb72 path, that the %177 strlen call is partially
1399 redundant with the %171 call.  At worst, we could shove the %177 strlen call
1400 up into the bb65 block moving it out of the bb62->bb72 path.   However, note
1401 that bb65 stores to the string, zeroing out the last byte.  This means that on
1402 that path the value of %177 is actually just %171-1.  A sub is cheaper than a
1403 strlen!
1404
1405 This pattern repeats several times, basically doing:
1406
1407   A = strlen(P);
1408   P[A-1] = 0;
1409   B = strlen(P);
1410   where it is "obvious" that B = A-1.
1411
1412 //===---------------------------------------------------------------------===//
1413
1414 186.crafty contains this interesting pattern:
1415
1416 %77 = call i8* @strstr(i8* getelementptr ([6 x i8]* @"\01LC5", i32 0, i32 0),
1417                        i8* %30)
1418 %phitmp648 = icmp eq i8* %77, getelementptr ([6 x i8]* @"\01LC5", i32 0, i32 0)
1419 br i1 %phitmp648, label %bb70, label %bb76
1420
1421 bb70:           ; preds = %OptionMatch.exit91, %bb69
1422         %78 = call i32 @strlen(i8* %30) nounwind readonly align 1               ; <i32> [#uses=1]
1423
1424 This is basically:
1425   cststr = "abcdef";
1426   if (strstr(cststr, P) == cststr) {
1427      x = strlen(P);
1428      ...
1429
1430 The strstr call would be significantly cheaper written as:
1431
1432 cststr = "abcdef";
1433 if (memcmp(P, str, strlen(P)))
1434   x = strlen(P);
1435
1436 This is memcmp+strlen instead of strstr.  This also makes the strlen fully
1437 redundant.
1438
1439 //===---------------------------------------------------------------------===//
1440
1441 186.crafty also contains this code:
1442
1443 %1906 = call i32 @strlen(i8* getelementptr ([32 x i8]* @pgn_event, i32 0,i32 0))
1444 %1907 = getelementptr [32 x i8]* @pgn_event, i32 0, i32 %1906
1445 %1908 = call i8* @strcpy(i8* %1907, i8* %1905) nounwind align 1
1446 %1909 = call i32 @strlen(i8* getelementptr ([32 x i8]* @pgn_event, i32 0,i32 0))
1447 %1910 = getelementptr [32 x i8]* @pgn_event, i32 0, i32 %1909         
1448
1449 The last strlen is computable as 1908-@pgn_event, which means 1910=1908.
1450
1451 //===---------------------------------------------------------------------===//
1452
1453 186.crafty has this interesting pattern with the "out.4543" variable:
1454
1455 call void @llvm.memcpy.i32(
1456         i8* getelementptr ([10 x i8]* @out.4543, i32 0, i32 0),
1457        i8* getelementptr ([7 x i8]* @"\01LC28700", i32 0, i32 0), i32 7, i32 1) 
1458 %101 = call@printf(i8* ...   @out.4543, i32 0, i32 0)) nounwind 
1459
1460 It is basically doing:
1461
1462   memcpy(globalarray, "string");
1463   printf(...,  globalarray);
1464   
1465 Anyway, by knowing that printf just reads the memory and forward substituting
1466 the string directly into the printf, this eliminates reads from globalarray.
1467 Since this pattern occurs frequently in crafty (due to the "DisplayTime" and
1468 other similar functions) there are many stores to "out".  Once all the printfs
1469 stop using "out", all that is left is the memcpy's into it.  This should allow
1470 globalopt to remove the "stored only" global.
1471
1472 //===---------------------------------------------------------------------===//
1473
1474 This code:
1475
1476 define inreg i32 @foo(i8* inreg %p) nounwind {
1477   %tmp0 = load i8* %p
1478   %tmp1 = ashr i8 %tmp0, 5
1479   %tmp2 = sext i8 %tmp1 to i32
1480   ret i32 %tmp2
1481 }
1482
1483 could be dagcombine'd to a sign-extending load with a shift.
1484 For example, on x86 this currently gets this:
1485
1486         movb    (%eax), %al
1487         sarb    $5, %al
1488         movsbl  %al, %eax
1489
1490 while it could get this:
1491
1492         movsbl  (%eax), %eax
1493         sarl    $5, %eax
1494
1495 //===---------------------------------------------------------------------===//
1496
1497 GCC PR31029:
1498
1499 int test(int x) { return 1-x == x; }     // --> return false
1500 int test2(int x) { return 2-x == x; }    // --> return x == 1 ?
1501
1502 Always foldable for odd constants, what is the rule for even?
1503
1504 //===---------------------------------------------------------------------===//
1505
1506 PR 3381: GEP to field of size 0 inside a struct could be turned into GEP
1507 for next field in struct (which is at same address).
1508
1509 For example: store of float into { {{}}, float } could be turned into a store to
1510 the float directly.
1511
1512 //===---------------------------------------------------------------------===//
1513
1514 #include <math.h>
1515 double foo(double a) {    return sin(a); }
1516
1517 This compiles into this on x86-64 Linux:
1518 foo:
1519         subq    $8, %rsp
1520         call    sin
1521         addq    $8, %rsp
1522         ret
1523 vs:
1524
1525 foo:
1526         jmp sin
1527
1528 //===---------------------------------------------------------------------===//
1529
1530 The arg promotion pass should make use of nocapture to make its alias analysis
1531 stuff much more precise.
1532
1533 //===---------------------------------------------------------------------===//
1534
1535 The following functions should be optimized to use a select instead of a
1536 branch (from gcc PR40072):
1537
1538 char char_int(int m) {if(m>7) return 0; return m;}
1539 int int_char(char m) {if(m>7) return 0; return m;}
1540
1541 //===---------------------------------------------------------------------===//
1542
1543 int func(int a, int b) { if (a & 0x80) b |= 0x80; else b &= ~0x80; return b; }
1544
1545 Generates this:
1546
1547 define i32 @func(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone ssp {
1548 entry:
1549   %0 = and i32 %a, 128                            ; <i32> [#uses=1]
1550   %1 = icmp eq i32 %0, 0                          ; <i1> [#uses=1]
1551   %2 = or i32 %b, 128                             ; <i32> [#uses=1]
1552   %3 = and i32 %b, -129                           ; <i32> [#uses=1]
1553   %b_addr.0 = select i1 %1, i32 %3, i32 %2        ; <i32> [#uses=1]
1554   ret i32 %b_addr.0
1555 }
1556
1557 However, it's functionally equivalent to:
1558
1559          b = (b & ~0x80) | (a & 0x80);
1560
1561 Which generates this:
1562
1563 define i32 @func(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone ssp {
1564 entry:
1565   %0 = and i32 %b, -129                           ; <i32> [#uses=1]
1566   %1 = and i32 %a, 128                            ; <i32> [#uses=1]
1567   %2 = or i32 %0, %1                              ; <i32> [#uses=1]
1568   ret i32 %2
1569 }
1570
1571 This can be generalized for other forms:
1572
1573      b = (b & ~0x80) | (a & 0x40) << 1;
1574
1575 //===---------------------------------------------------------------------===//
1576
1577 These two functions produce different code. They shouldn't:
1578
1579 #include <stdint.h>
1580  
1581 uint8_t p1(uint8_t b, uint8_t a) {
1582   b = (b & ~0xc0) | (a & 0xc0);
1583   return (b);
1584 }
1585  
1586 uint8_t p2(uint8_t b, uint8_t a) {
1587   b = (b & ~0x40) | (a & 0x40);
1588   b = (b & ~0x80) | (a & 0x80);
1589   return (b);
1590 }
1591
1592 define zeroext i8 @p1(i8 zeroext %b, i8 zeroext %a) nounwind readnone ssp {
1593 entry:
1594   %0 = and i8 %b, 63                              ; <i8> [#uses=1]
1595   %1 = and i8 %a, -64                             ; <i8> [#uses=1]
1596   %2 = or i8 %1, %0                               ; <i8> [#uses=1]
1597   ret i8 %2
1598 }
1599
1600 define zeroext i8 @p2(i8 zeroext %b, i8 zeroext %a) nounwind readnone ssp {
1601 entry:
1602   %0 = and i8 %b, 63                              ; <i8> [#uses=1]
1603   %.masked = and i8 %a, 64                        ; <i8> [#uses=1]
1604   %1 = and i8 %a, -128                            ; <i8> [#uses=1]
1605   %2 = or i8 %1, %0                               ; <i8> [#uses=1]
1606   %3 = or i8 %2, %.masked                         ; <i8> [#uses=1]
1607   ret i8 %3
1608 }
1609
1610 //===---------------------------------------------------------------------===//
1611
1612 IPSCCP does not currently propagate argument dependent constants through
1613 functions where it does not not all of the callers.  This includes functions
1614 with normal external linkage as well as templates, C99 inline functions etc.
1615 Specifically, it does nothing to:
1616
1617 define i32 @test(i32 %x, i32 %y, i32 %z) nounwind {
1618 entry:
1619   %0 = add nsw i32 %y, %z                         
1620   %1 = mul i32 %0, %x                             
1621   %2 = mul i32 %y, %z                             
1622   %3 = add nsw i32 %1, %2                         
1623   ret i32 %3
1624 }
1625
1626 define i32 @test2() nounwind {
1627 entry:
1628   %0 = call i32 @test(i32 1, i32 2, i32 4) nounwind
1629   ret i32 %0
1630 }
1631
1632 It would be interesting extend IPSCCP to be able to handle simple cases like
1633 this, where all of the arguments to a call are constant.  Because IPSCCP runs
1634 before inlining, trivial templates and inline functions are not yet inlined.
1635 The results for a function + set of constant arguments should be memoized in a
1636 map.
1637
1638 //===---------------------------------------------------------------------===//
1639
1640 The libcall constant folding stuff should be moved out of SimplifyLibcalls into
1641 libanalysis' constantfolding logic.  This would allow IPSCCP to be able to
1642 handle simple things like this:
1643
1644 static int foo(const char *X) { return strlen(X); }
1645 int bar() { return foo("abcd"); }
1646
1647 //===---------------------------------------------------------------------===//
1648
1649 InstCombine should use SimplifyDemandedBits to remove the or instruction:
1650
1651 define i1 @test(i8 %x, i8 %y) {
1652   %A = or i8 %x, 1
1653   %B = icmp ugt i8 %A, 3
1654   ret i1 %B
1655 }
1656
1657 Currently instcombine calls SimplifyDemandedBits with either all bits or just
1658 the sign bit, if the comparison is obviously a sign test. In this case, we only
1659 need all but the bottom two bits from %A, and if we gave that mask to SDB it
1660 would delete the or instruction for us.
1661
1662 //===---------------------------------------------------------------------===//
1663
1664 FunctionAttrs is not marking this function as readnone (just readonly):
1665 $ clang t.c -emit-llvm -S -o - -O0 | opt -mem2reg -S -functionattrs
1666
1667 int t(int a, int b, int c) {
1668  int *p;
1669  if (a)
1670    p = &a;
1671  else
1672    p = &c;
1673  return *p;
1674 }
1675
1676 This is because we codegen this to:
1677
1678 define i32 @t(i32 %a, i32 %b, i32 %c) nounwind readonly ssp {
1679 entry:
1680   %a.addr = alloca i32                            ; <i32*> [#uses=3]
1681   %c.addr = alloca i32                            ; <i32*> [#uses=2]
1682 ...
1683
1684 if.end:
1685   %p.0 = phi i32* [ %a.addr, %if.then ], [ %c.addr, %if.else ]
1686   %tmp2 = load i32* %p.0                          ; <i32> [#uses=1]
1687   ret i32 %tmp2
1688 }
1689
1690 And functionattrs doesn't realize that the p.0 load points to function local
1691 memory.
1692
1693 Also, functionattrs doesn't know about memcpy/memset.  This function should be
1694 marked readnone, since it only twiddles local memory, but functionattrs doesn't
1695 handle memset/memcpy/memmove aggressively:
1696
1697 struct X { int *p; int *q; };
1698 int foo() {
1699  int i = 0, j = 1;
1700  struct X x, y;
1701  int **p;
1702  y.p = &i;
1703  x.q = &j;
1704  p = __builtin_memcpy (&x, &y, sizeof (int *));
1705  return **p;
1706 }
1707
1708 //===---------------------------------------------------------------------===//
1709