move PR1941 here.
[oota-llvm.git] / lib / Target / README.txt
1 Target Independent Opportunities:
2
3 //===---------------------------------------------------------------------===//
4
5 We should make the various target's "IMPLICIT_DEF" instructions be a single
6 target-independent opcode like TargetInstrInfo::INLINEASM.  This would allow
7 us to eliminate the TargetInstrDesc::isImplicitDef() method, and would allow
8 us to avoid having to define this for every target for every register class.
9
10 //===---------------------------------------------------------------------===//
11
12 With the recent changes to make the implicit def/use set explicit in
13 machineinstrs, we should change the target descriptions for 'call' instructions
14 so that the .td files don't list all the call-clobbered registers as implicit
15 defs.  Instead, these should be added by the code generator (e.g. on the dag).
16
17 This has a number of uses:
18
19 1. PPC32/64 and X86 32/64 can avoid having multiple copies of call instructions
20    for their different impdef sets.
21 2. Targets with multiple calling convs (e.g. x86) which have different clobber
22    sets don't need copies of call instructions.
23 3. 'Interprocedural register allocation' can be done to reduce the clobber sets
24    of calls.
25
26 //===---------------------------------------------------------------------===//
27
28 Make the PPC branch selector target independant
29
30 //===---------------------------------------------------------------------===//
31
32 Get the C front-end to expand hypot(x,y) -> llvm.sqrt(x*x+y*y) when errno and
33 precision don't matter (ffastmath).  Misc/mandel will like this. :)
34
35 //===---------------------------------------------------------------------===//
36
37 Solve this DAG isel folding deficiency:
38
39 int X, Y;
40
41 void fn1(void)
42 {
43   X = X | (Y << 3);
44 }
45
46 compiles to
47
48 fn1:
49         movl Y, %eax
50         shll $3, %eax
51         orl X, %eax
52         movl %eax, X
53         ret
54
55 The problem is the store's chain operand is not the load X but rather
56 a TokenFactor of the load X and load Y, which prevents the folding.
57
58 There are two ways to fix this:
59
60 1. The dag combiner can start using alias analysis to realize that y/x
61    don't alias, making the store to X not dependent on the load from Y.
62 2. The generated isel could be made smarter in the case it can't
63    disambiguate the pointers.
64
65 Number 1 is the preferred solution.
66
67 This has been "fixed" by a TableGen hack. But that is a short term workaround
68 which will be removed once the proper fix is made.
69
70 //===---------------------------------------------------------------------===//
71
72 On targets with expensive 64-bit multiply, we could LSR this:
73
74 for (i = ...; ++i) {
75    x = 1ULL << i;
76
77 into:
78  long long tmp = 1;
79  for (i = ...; ++i, tmp+=tmp)
80    x = tmp;
81
82 This would be a win on ppc32, but not x86 or ppc64.
83
84 //===---------------------------------------------------------------------===//
85
86 Shrink: (setlt (loadi32 P), 0) -> (setlt (loadi8 Phi), 0)
87
88 //===---------------------------------------------------------------------===//
89
90 Reassociate should turn: X*X*X*X -> t=(X*X) (t*t) to eliminate a multiply.
91
92 //===---------------------------------------------------------------------===//
93
94 Interesting? testcase for add/shift/mul reassoc:
95
96 int bar(int x, int y) {
97   return x*x*x+y+x*x*x*x*x*y*y*y*y;
98 }
99 int foo(int z, int n) {
100   return bar(z, n) + bar(2*z, 2*n);
101 }
102
103 Reassociate should handle the example in GCC PR16157.
104
105 //===---------------------------------------------------------------------===//
106
107 These two functions should generate the same code on big-endian systems:
108
109 int g(int *j,int *l)  {  return memcmp(j,l,4);  }
110 int h(int *j, int *l) {  return *j - *l; }
111
112 this could be done in SelectionDAGISel.cpp, along with other special cases,
113 for 1,2,4,8 bytes.
114
115 //===---------------------------------------------------------------------===//
116
117 It would be nice to revert this patch:
118 http://lists.cs.uiuc.edu/pipermail/llvm-commits/Week-of-Mon-20060213/031986.html
119
120 And teach the dag combiner enough to simplify the code expanded before 
121 legalize.  It seems plausible that this knowledge would let it simplify other
122 stuff too.
123
124 //===---------------------------------------------------------------------===//
125
126 For vector types, TargetData.cpp::getTypeInfo() returns alignment that is equal
127 to the type size. It works but can be overly conservative as the alignment of
128 specific vector types are target dependent.
129
130 //===---------------------------------------------------------------------===//
131
132 We should add 'unaligned load/store' nodes, and produce them from code like
133 this:
134
135 v4sf example(float *P) {
136   return (v4sf){P[0], P[1], P[2], P[3] };
137 }
138
139 //===---------------------------------------------------------------------===//
140
141 Add support for conditional increments, and other related patterns.  Instead
142 of:
143
144         movl 136(%esp), %eax
145         cmpl $0, %eax
146         je LBB16_2      #cond_next
147 LBB16_1:        #cond_true
148         incl _foo
149 LBB16_2:        #cond_next
150
151 emit:
152         movl    _foo, %eax
153         cmpl    $1, %edi
154         sbbl    $-1, %eax
155         movl    %eax, _foo
156
157 //===---------------------------------------------------------------------===//
158
159 Combine: a = sin(x), b = cos(x) into a,b = sincos(x).
160
161 Expand these to calls of sin/cos and stores:
162       double sincos(double x, double *sin, double *cos);
163       float sincosf(float x, float *sin, float *cos);
164       long double sincosl(long double x, long double *sin, long double *cos);
165
166 Doing so could allow SROA of the destination pointers.  See also:
167 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=17687
168
169 //===---------------------------------------------------------------------===//
170
171 Scalar Repl cannot currently promote this testcase to 'ret long cst':
172
173         %struct.X = type { i32, i32 }
174         %struct.Y = type { %struct.X }
175
176 define i64 @bar() {
177         %retval = alloca %struct.Y, align 8
178         %tmp12 = getelementptr %struct.Y* %retval, i32 0, i32 0, i32 0
179         store i32 0, i32* %tmp12
180         %tmp15 = getelementptr %struct.Y* %retval, i32 0, i32 0, i32 1
181         store i32 1, i32* %tmp15
182         %retval.upgrd.1 = bitcast %struct.Y* %retval to i64*
183         %retval.upgrd.2 = load i64* %retval.upgrd.1
184         ret i64 %retval.upgrd.2
185 }
186
187 it should be extended to do so.
188
189 //===---------------------------------------------------------------------===//
190
191 -scalarrepl should promote this to be a vector scalar.
192
193         %struct..0anon = type { <4 x float> }
194
195 define void @test1(<4 x float> %V, float* %P) {
196         %u = alloca %struct..0anon, align 16
197         %tmp = getelementptr %struct..0anon* %u, i32 0, i32 0
198         store <4 x float> %V, <4 x float>* %tmp
199         %tmp1 = bitcast %struct..0anon* %u to [4 x float]*
200         %tmp.upgrd.1 = getelementptr [4 x float]* %tmp1, i32 0, i32 1
201         %tmp.upgrd.2 = load float* %tmp.upgrd.1
202         %tmp3 = mul float %tmp.upgrd.2, 2.000000e+00
203         store float %tmp3, float* %P
204         ret void
205 }
206
207 //===---------------------------------------------------------------------===//
208
209 Turn this into a single byte store with no load (the other 3 bytes are
210 unmodified):
211
212 void %test(uint* %P) {
213         %tmp = load uint* %P
214         %tmp14 = or uint %tmp, 3305111552
215         %tmp15 = and uint %tmp14, 3321888767
216         store uint %tmp15, uint* %P
217         ret void
218 }
219
220 //===---------------------------------------------------------------------===//
221
222 dag/inst combine "clz(x)>>5 -> x==0" for 32-bit x.
223
224 Compile:
225
226 int bar(int x)
227 {
228   int t = __builtin_clz(x);
229   return -(t>>5);
230 }
231
232 to:
233
234 _bar:   addic r3,r3,-1
235         subfe r3,r3,r3
236         blr
237
238 //===---------------------------------------------------------------------===//
239
240 Legalize should lower ctlz like this:
241   ctlz(x) = popcnt((x-1) & ~x)
242
243 on targets that have popcnt but not ctlz.  itanium, what else?
244
245 //===---------------------------------------------------------------------===//
246
247 quantum_sigma_x in 462.libquantum contains the following loop:
248
249       for(i=0; i<reg->size; i++)
250         {
251           /* Flip the target bit of each basis state */
252           reg->node[i].state ^= ((MAX_UNSIGNED) 1 << target);
253         } 
254
255 Where MAX_UNSIGNED/state is a 64-bit int.  On a 32-bit platform it would be just
256 so cool to turn it into something like:
257
258    long long Res = ((MAX_UNSIGNED) 1 << target);
259    if (target < 32) {
260      for(i=0; i<reg->size; i++)
261        reg->node[i].state ^= Res & 0xFFFFFFFFULL;
262    } else {
263      for(i=0; i<reg->size; i++)
264        reg->node[i].state ^= Res & 0xFFFFFFFF00000000ULL
265    }
266    
267 ... which would only do one 32-bit XOR per loop iteration instead of two.
268
269 It would also be nice to recognize the reg->size doesn't alias reg->node[i], but
270 alas...
271
272 //===---------------------------------------------------------------------===//
273
274 This isn't recognized as bswap by instcombine (yes, it really is bswap):
275
276 unsigned long reverse(unsigned v) {
277     unsigned t;
278     t = v ^ ((v << 16) | (v >> 16));
279     t &= ~0xff0000;
280     v = (v << 24) | (v >> 8);
281     return v ^ (t >> 8);
282 }
283
284 //===---------------------------------------------------------------------===//
285
286 These idioms should be recognized as popcount (see PR1488):
287
288 unsigned countbits_slow(unsigned v) {
289   unsigned c;
290   for (c = 0; v; v >>= 1)
291     c += v & 1;
292   return c;
293 }
294 unsigned countbits_fast(unsigned v){
295   unsigned c;
296   for (c = 0; v; c++)
297     v &= v - 1; // clear the least significant bit set
298   return c;
299 }
300
301 BITBOARD = unsigned long long
302 int PopCnt(register BITBOARD a) {
303   register int c=0;
304   while(a) {
305     c++;
306     a &= a - 1;
307   }
308   return c;
309 }
310 unsigned int popcount(unsigned int input) {
311   unsigned int count = 0;
312   for (unsigned int i =  0; i < 4 * 8; i++)
313     count += (input >> i) & i;
314   return count;
315 }
316
317 //===---------------------------------------------------------------------===//
318
319 These should turn into single 16-bit (unaligned?) loads on little/big endian
320 processors.
321
322 unsigned short read_16_le(const unsigned char *adr) {
323   return adr[0] | (adr[1] << 8);
324 }
325 unsigned short read_16_be(const unsigned char *adr) {
326   return (adr[0] << 8) | adr[1];
327 }
328
329 //===---------------------------------------------------------------------===//
330
331 -instcombine should handle this transform:
332    icmp pred (sdiv X / C1 ), C2
333 when X, C1, and C2 are unsigned.  Similarly for udiv and signed operands. 
334
335 Currently InstCombine avoids this transform but will do it when the signs of
336 the operands and the sign of the divide match. See the FIXME in 
337 InstructionCombining.cpp in the visitSetCondInst method after the switch case 
338 for Instruction::UDiv (around line 4447) for more details.
339
340 The SingleSource/Benchmarks/Shootout-C++/hash and hash2 tests have examples of
341 this construct. 
342
343 //===---------------------------------------------------------------------===//
344
345 viterbi speeds up *significantly* if the various "history" related copy loops
346 are turned into memcpy calls at the source level.  We need a "loops to memcpy"
347 pass.
348
349 //===---------------------------------------------------------------------===//
350
351 Consider:
352
353 typedef unsigned U32;
354 typedef unsigned long long U64;
355 int test (U32 *inst, U64 *regs) {
356     U64 effective_addr2;
357     U32 temp = *inst;
358     int r1 = (temp >> 20) & 0xf;
359     int b2 = (temp >> 16) & 0xf;
360     effective_addr2 = temp & 0xfff;
361     if (b2) effective_addr2 += regs[b2];
362     b2 = (temp >> 12) & 0xf;
363     if (b2) effective_addr2 += regs[b2];
364     effective_addr2 &= regs[4];
365      if ((effective_addr2 & 3) == 0)
366         return 1;
367     return 0;
368 }
369
370 Note that only the low 2 bits of effective_addr2 are used.  On 32-bit systems,
371 we don't eliminate the computation of the top half of effective_addr2 because
372 we don't have whole-function selection dags.  On x86, this means we use one
373 extra register for the function when effective_addr2 is declared as U64 than
374 when it is declared U32.
375
376 //===---------------------------------------------------------------------===//
377
378 Promote for i32 bswap can use i64 bswap + shr.  Useful on targets with 64-bit
379 regs and bswap, like itanium.
380
381 //===---------------------------------------------------------------------===//
382
383 LSR should know what GPR types a target has.  This code:
384
385 volatile short X, Y; // globals
386
387 void foo(int N) {
388   int i;
389   for (i = 0; i < N; i++) { X = i; Y = i*4; }
390 }
391
392 produces two identical IV's (after promotion) on PPC/ARM:
393
394 LBB1_1: @bb.preheader
395         mov r3, #0
396         mov r2, r3
397         mov r1, r3
398 LBB1_2: @bb
399         ldr r12, LCPI1_0
400         ldr r12, [r12]
401         strh r2, [r12]
402         ldr r12, LCPI1_1
403         ldr r12, [r12]
404         strh r3, [r12]
405         add r1, r1, #1    <- [0,+,1]
406         add r3, r3, #4
407         add r2, r2, #1    <- [0,+,1]
408         cmp r1, r0
409         bne LBB1_2      @bb
410
411
412 //===---------------------------------------------------------------------===//
413
414 Tail call elim should be more aggressive, checking to see if the call is
415 followed by an uncond branch to an exit block.
416
417 ; This testcase is due to tail-duplication not wanting to copy the return
418 ; instruction into the terminating blocks because there was other code
419 ; optimized out of the function after the taildup happened.
420 ; RUN: llvm-as < %s | opt -tailcallelim | llvm-dis | not grep call
421
422 define i32 @t4(i32 %a) {
423 entry:
424         %tmp.1 = and i32 %a, 1          ; <i32> [#uses=1]
425         %tmp.2 = icmp ne i32 %tmp.1, 0          ; <i1> [#uses=1]
426         br i1 %tmp.2, label %then.0, label %else.0
427
428 then.0:         ; preds = %entry
429         %tmp.5 = add i32 %a, -1         ; <i32> [#uses=1]
430         %tmp.3 = call i32 @t4( i32 %tmp.5 )             ; <i32> [#uses=1]
431         br label %return
432
433 else.0:         ; preds = %entry
434         %tmp.7 = icmp ne i32 %a, 0              ; <i1> [#uses=1]
435         br i1 %tmp.7, label %then.1, label %return
436
437 then.1:         ; preds = %else.0
438         %tmp.11 = add i32 %a, -2                ; <i32> [#uses=1]
439         %tmp.9 = call i32 @t4( i32 %tmp.11 )            ; <i32> [#uses=1]
440         br label %return
441
442 return:         ; preds = %then.1, %else.0, %then.0
443         %result.0 = phi i32 [ 0, %else.0 ], [ %tmp.3, %then.0 ],
444                             [ %tmp.9, %then.1 ]
445         ret i32 %result.0
446 }
447
448 //===---------------------------------------------------------------------===//
449
450 Tail recursion elimination is not transforming this function, because it is
451 returning n, which fails the isDynamicConstant check in the accumulator 
452 recursion checks.
453
454 long long fib(const long long n) {
455   switch(n) {
456     case 0:
457     case 1:
458       return n;
459     default:
460       return fib(n-1) + fib(n-2);
461   }
462 }
463
464 //===---------------------------------------------------------------------===//
465
466 Tail recursion elimination should handle:
467
468 int pow2m1(int n) {
469  if (n == 0)
470    return 0;
471  return 2 * pow2m1 (n - 1) + 1;
472 }
473
474 Also, multiplies can be turned into SHL's, so they should be handled as if
475 they were associative.  "return foo() << 1" can be tail recursion eliminated.
476
477 //===---------------------------------------------------------------------===//
478
479 Argument promotion should promote arguments for recursive functions, like 
480 this:
481
482 ; RUN: llvm-as < %s | opt -argpromotion | llvm-dis | grep x.val
483
484 define internal i32 @foo(i32* %x) {
485 entry:
486         %tmp = load i32* %x             ; <i32> [#uses=0]
487         %tmp.foo = call i32 @foo( i32* %x )             ; <i32> [#uses=1]
488         ret i32 %tmp.foo
489 }
490
491 define i32 @bar(i32* %x) {
492 entry:
493         %tmp3 = call i32 @foo( i32* %x )                ; <i32> [#uses=1]
494         ret i32 %tmp3
495 }
496
497 //===---------------------------------------------------------------------===//
498
499 "basicaa" should know how to look through "or" instructions that act like add
500 instructions.  For example in this code, the x*4+1 is turned into x*4 | 1, and
501 basicaa can't analyze the array subscript, leading to duplicated loads in the
502 generated code:
503
504 void test(int X, int Y, int a[]) {
505 int i;
506   for (i=2; i<1000; i+=4) {
507   a[i+0] = a[i-1+0]*a[i-2+0];
508   a[i+1] = a[i-1+1]*a[i-2+1];
509   a[i+2] = a[i-1+2]*a[i-2+2];
510   a[i+3] = a[i-1+3]*a[i-2+3];
511   }
512 }
513
514 //===---------------------------------------------------------------------===//
515
516 We should investigate an instruction sinking pass.  Consider this silly
517 example in pic mode:
518
519 #include <assert.h>
520 void foo(int x) {
521   assert(x);
522   //...
523 }
524
525 we compile this to:
526 _foo:
527         subl    $28, %esp
528         call    "L1$pb"
529 "L1$pb":
530         popl    %eax
531         cmpl    $0, 32(%esp)
532         je      LBB1_2  # cond_true
533 LBB1_1: # return
534         # ...
535         addl    $28, %esp
536         ret
537 LBB1_2: # cond_true
538 ...
539
540 The PIC base computation (call+popl) is only used on one path through the 
541 code, but is currently always computed in the entry block.  It would be 
542 better to sink the picbase computation down into the block for the 
543 assertion, as it is the only one that uses it.  This happens for a lot of 
544 code with early outs.
545
546 Another example is loads of arguments, which are usually emitted into the 
547 entry block on targets like x86.  If not used in all paths through a 
548 function, they should be sunk into the ones that do.
549
550 In this case, whole-function-isel would also handle this.
551
552 //===---------------------------------------------------------------------===//
553
554 Investigate lowering of sparse switch statements into perfect hash tables:
555 http://burtleburtle.net/bob/hash/perfect.html
556
557 //===---------------------------------------------------------------------===//
558
559 We should turn things like "load+fabs+store" and "load+fneg+store" into the
560 corresponding integer operations.  On a yonah, this loop:
561
562 double a[256];
563 void foo() {
564   int i, b;
565   for (b = 0; b < 10000000; b++)
566   for (i = 0; i < 256; i++)
567     a[i] = -a[i];
568 }
569
570 is twice as slow as this loop:
571
572 long long a[256];
573 void foo() {
574   int i, b;
575   for (b = 0; b < 10000000; b++)
576   for (i = 0; i < 256; i++)
577     a[i] ^= (1ULL << 63);
578 }
579
580 and I suspect other processors are similar.  On X86 in particular this is a
581 big win because doing this with integers allows the use of read/modify/write
582 instructions.
583
584 //===---------------------------------------------------------------------===//
585
586 DAG Combiner should try to combine small loads into larger loads when 
587 profitable.  For example, we compile this C++ example:
588
589 struct THotKey { short Key; bool Control; bool Shift; bool Alt; };
590 extern THotKey m_HotKey;
591 THotKey GetHotKey () { return m_HotKey; }
592
593 into (-O3 -fno-exceptions -static -fomit-frame-pointer):
594
595 __Z9GetHotKeyv:
596         pushl   %esi
597         movl    8(%esp), %eax
598         movb    _m_HotKey+3, %cl
599         movb    _m_HotKey+4, %dl
600         movb    _m_HotKey+2, %ch
601         movw    _m_HotKey, %si
602         movw    %si, (%eax)
603         movb    %ch, 2(%eax)
604         movb    %cl, 3(%eax)
605         movb    %dl, 4(%eax)
606         popl    %esi
607         ret     $4
608
609 GCC produces:
610
611 __Z9GetHotKeyv:
612         movl    _m_HotKey, %edx
613         movl    4(%esp), %eax
614         movl    %edx, (%eax)
615         movzwl  _m_HotKey+4, %edx
616         movw    %dx, 4(%eax)
617         ret     $4
618
619 The LLVM IR contains the needed alignment info, so we should be able to 
620 merge the loads and stores into 4-byte loads:
621
622         %struct.THotKey = type { i16, i8, i8, i8 }
623 define void @_Z9GetHotKeyv(%struct.THotKey* sret  %agg.result) nounwind  {
624 ...
625         %tmp2 = load i16* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 0), align 8
626         %tmp5 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 1), align 2
627         %tmp8 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 2), align 1
628         %tmp11 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 3), align 2
629
630 Alternatively, we should use a small amount of base-offset alias analysis
631 to make it so the scheduler doesn't need to hold all the loads in regs at
632 once.
633
634 //===---------------------------------------------------------------------===//
635
636 We should extend parameter attributes to capture more information about
637 pointer parameters for alias analysis.  Some ideas:
638
639 1. Add a "nocapture" attribute, which indicates that the callee does not store
640    the address of the parameter into a global or any other memory location
641    visible to the callee.  This can be used to make basicaa and other analyses
642    more powerful.  It is true for things like memcpy, strcat, and many other
643    things, including structs passed by value, most C++ references, etc.
644 2. Generalize readonly to be set on parameters.  This is important mod/ref 
645    info for the function, which is important for basicaa and others.  It can
646    also be used by the inliner to avoid inserting a memcpy for byval 
647    arguments when the function is inlined.
648
649 These functions can be inferred by various analysis passes such as the 
650 globalsmodrefaa pass.  Note that getting #2 right is actually really tricky.
651 Consider this code:
652
653 struct S;  S G;
654 void caller(S byvalarg) { G.field = 1; ... }
655 void callee() { caller(G); }
656
657 The fact that the caller does not modify byval arg is not enough, we need
658 to know that it doesn't modify G either.  This is very tricky.
659
660 //===---------------------------------------------------------------------===//
661
662 We should add an FRINT node to the DAG to model targets that have legal
663 implementations of ceil/floor/rint.
664
665 //===---------------------------------------------------------------------===//
666
667 This GCC bug: http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=34043
668 contains a testcase that compiles down to:
669
670         %struct.XMM128 = type { <4 x float> }
671 ..
672         %src = alloca %struct.XMM128
673 ..
674         %tmp6263 = bitcast %struct.XMM128* %src to <2 x i64>*
675         %tmp65 = getelementptr %struct.XMM128* %src, i32 0, i32 0
676         store <2 x i64> %tmp5899, <2 x i64>* %tmp6263, align 16
677         %tmp66 = load <4 x float>* %tmp65, align 16             
678         %tmp71 = add <4 x float> %tmp66, %tmp66         
679
680 If the mid-level optimizer turned the bitcast of pointer + store of tmp5899
681 into a bitcast of the vector value and a store to the pointer, then the 
682 store->load could be easily removed.
683
684 //===---------------------------------------------------------------------===//
685
686 Consider:
687
688 int test() {
689   long long input[8] = {1,1,1,1,1,1,1,1};
690   foo(input);
691 }
692
693 We currently compile this into a memcpy from a global array since the 
694 initializer is fairly large and not memset'able.  This is good, but the memcpy
695 gets lowered to load/stores in the code generator.  This is also ok, except
696 that the codegen lowering for memcpy doesn't handle the case when the source
697 is a constant global.  This gives us atrocious code like this:
698
699         call    "L1$pb"
700 "L1$pb":
701         popl    %eax
702         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+32(%eax), %ecx
703         movl    %ecx, 40(%esp)
704         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+20(%eax), %ecx
705         movl    %ecx, 28(%esp)
706         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+36(%eax), %ecx
707         movl    %ecx, 44(%esp)
708         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+44(%eax), %ecx
709         movl    %ecx, 52(%esp)
710         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+40(%eax), %ecx
711         movl    %ecx, 48(%esp)
712         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+12(%eax), %ecx
713         movl    %ecx, 20(%esp)
714         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+4(%eax), %ecx
715 ...
716
717 instead of:
718         movl    $1, 16(%esp)
719         movl    $0, 20(%esp)
720         movl    $1, 24(%esp)
721         movl    $0, 28(%esp)
722         movl    $1, 32(%esp)
723         movl    $0, 36(%esp)
724         ...
725
726 //===---------------------------------------------------------------------===//
727
728 http://llvm.org/PR717:
729
730 The following code should compile into "ret int undef". Instead, LLVM
731 produces "ret int 0":
732
733 int f() {
734   int x = 4;
735   int y;
736   if (x == 3) y = 0;
737   return y;
738 }
739
740 //===---------------------------------------------------------------------===//
741
742 The loop unroller should partially unroll loops (instead of peeling them)
743 when code growth isn't too bad and when an unroll count allows simplification
744 of some code within the loop.  One trivial example is:
745
746 #include <stdio.h>
747 int main() {
748     int nRet = 17;
749     int nLoop;
750     for ( nLoop = 0; nLoop < 1000; nLoop++ ) {
751         if ( nLoop & 1 )
752             nRet += 2;
753         else
754             nRet -= 1;
755     }
756     return nRet;
757 }
758
759 Unrolling by 2 would eliminate the '&1' in both copies, leading to a net
760 reduction in code size.  The resultant code would then also be suitable for
761 exit value computation.
762
763 //===---------------------------------------------------------------------===//
764
765 We miss a bunch of rotate opportunities on various targets, including ppc, x86,
766 etc.  On X86, we miss a bunch of 'rotate by variable' cases because the rotate
767 matching code in dag combine doesn't look through truncates aggressively 
768 enough.  Here are some testcases reduces from GCC PR17886:
769
770 unsigned long long f(unsigned long long x, int y) {
771   return (x << y) | (x >> 64-y); 
772
773 unsigned f2(unsigned x, int y){
774   return (x << y) | (x >> 32-y); 
775
776 unsigned long long f3(unsigned long long x){
777   int y = 9;
778   return (x << y) | (x >> 64-y); 
779
780 unsigned f4(unsigned x){
781   int y = 10;
782   return (x << y) | (x >> 32-y); 
783 }
784 unsigned long long f5(unsigned long long x, unsigned long long y) {
785   return (x << 8) | ((y >> 48) & 0xffull);
786 }
787 unsigned long long f6(unsigned long long x, unsigned long long y, int z) {
788   switch(z) {
789   case 1:
790     return (x << 8) | ((y >> 48) & 0xffull);
791   case 2:
792     return (x << 16) | ((y >> 40) & 0xffffull);
793   case 3:
794     return (x << 24) | ((y >> 32) & 0xffffffull);
795   case 4:
796     return (x << 32) | ((y >> 24) & 0xffffffffull);
797   default:
798     return (x << 40) | ((y >> 16) & 0xffffffffffull);
799   }
800 }
801
802 On X86-64, we only handle f3/f4 right.  On x86-32, several of these 
803 generate truly horrible code, instead of using shld and friends.  On
804 ARM, we end up with calls to L___lshrdi3/L___ashldi3 in f, which is
805 badness.  PPC64 misses f, f5 and f6.  CellSPU aborts in isel.
806
807 //===---------------------------------------------------------------------===//
808
809 We do a number of simplifications in simplify libcalls to strength reduce
810 standard library functions, but we don't currently merge them together.  For
811 example, it is useful to merge memcpy(a,b,strlen(b)) -> strcpy.  This can only
812 be done safely if "b" isn't modified between the strlen and memcpy of course.
813
814 //===---------------------------------------------------------------------===//
815
816 We should be able to evaluate this loop:
817
818 int test(int x_offs) {
819   while (x_offs > 4)
820      x_offs -= 4;
821   return x_offs;
822 }
823
824 //===---------------------------------------------------------------------===//
825
826 Reassociate should turn things like:
827
828 int factorial(int X) {
829  return X*X*X*X*X*X*X*X;
830 }
831
832 into llvm.powi calls, allowing the code generator to produce balanced
833 multiplication trees.
834
835 //===---------------------------------------------------------------------===//
836
837 We generate a horrible  libcall for llvm.powi.  For example, we compile:
838
839 #include <cmath>
840 double f(double a) { return std::pow(a, 4); }
841
842 into:
843
844 __Z1fd:
845         subl    $12, %esp
846         movsd   16(%esp), %xmm0
847         movsd   %xmm0, (%esp)
848         movl    $4, 8(%esp)
849         call    L___powidf2$stub
850         addl    $12, %esp
851         ret
852
853 GCC produces:
854
855 __Z1fd:
856         subl    $12, %esp
857         movsd   16(%esp), %xmm0
858         mulsd   %xmm0, %xmm0
859         mulsd   %xmm0, %xmm0
860         movsd   %xmm0, (%esp)
861         fldl    (%esp)
862         addl    $12, %esp
863         ret
864
865 //===---------------------------------------------------------------------===//
866
867 We compile this program: (from GCC PR11680)
868 http://gcc.gnu.org/bugzilla/attachment.cgi?id=4487
869
870 Into code that runs the same speed in fast/slow modes, but both modes run 2x
871 slower than when compile with GCC (either 4.0 or 4.2):
872
873 $ llvm-g++ perf.cpp -O3 -fno-exceptions
874 $ time ./a.out fast
875 1.821u 0.003s 0:01.82 100.0%    0+0k 0+0io 0pf+0w
876
877 $ g++ perf.cpp -O3 -fno-exceptions
878 $ time ./a.out fast
879 0.821u 0.001s 0:00.82 100.0%    0+0k 0+0io 0pf+0w
880
881 It looks like we are making the same inlining decisions, so this may be raw
882 codegen badness or something else (haven't investigated).
883
884 //===---------------------------------------------------------------------===//
885
886 We miss some instcombines for stuff like this:
887 void bar (void);
888 void foo (unsigned int a) {
889   /* This one is equivalent to a >= (3 << 2).  */
890   if ((a >> 2) >= 3)
891     bar ();
892 }
893
894 A few other related ones are in GCC PR14753.
895
896 //===---------------------------------------------------------------------===//
897
898 Divisibility by constant can be simplified (according to GCC PR12849) from
899 being a mulhi to being a mul lo (cheaper).  Testcase:
900
901 void bar(unsigned n) {
902   if (n % 3 == 0)
903     true();
904 }
905
906 I think this basically amounts to a dag combine to simplify comparisons against
907 multiply hi's into a comparison against the mullo.
908
909 //===---------------------------------------------------------------------===//
910
911 SROA is not promoting the union on the stack in this example, we should end
912 up with no allocas.
913
914 union vec2d {
915     double e[2];
916     double v __attribute__((vector_size(16)));
917 };
918 typedef union vec2d vec2d;
919
920 static vec2d a={{1,2}}, b={{3,4}};
921     
922 vec2d foo () {
923     return (vec2d){ .v = a.v + b.v * (vec2d){{5,5}}.v };
924 }
925
926 //===---------------------------------------------------------------------===//
927
928 This C++ file:
929 void g(); struct A { int n; int m; A& operator++(void) { ++n; if (n == m) g(); 
930 return *this; }    A() : n(0), m(0) { } friend bool operator!=(A const& a1, 
931 A const& a2) { return a1.n != a2.n; } }; void testfunction(A& iter) { A const 
932 end; while (iter != end) ++iter; }
933
934 Compiles down to:
935
936 bb:             ; preds = %bb3.backedge, %bb.nph
937         %.rle = phi i32 [ %1, %bb.nph ], [ %7, %bb3.backedge ]          ; <i32> [#uses=1]
938         %4 = add i32 %.rle, 1           ; <i32> [#uses=2]
939         store i32 %4, i32* %0, align 4
940         %5 = load i32* %3, align 4              ; <i32> [#uses=1]
941         %6 = icmp eq i32 %4, %5         ; <i1> [#uses=1]
942         br i1 %6, label %bb1, label %bb3.backedge
943
944 bb1:            ; preds = %bb
945         tail call void @_Z1gv()
946         br label %bb3.backedge
947
948 bb3.backedge:           ; preds = %bb, %bb1
949         %7 = load i32* %0, align 4              ; <i32> [#uses=2]
950
951
952 The %7 load is partially redundant with the store of %4 to %0, GVN's PRE 
953 should remove it, but it doesn't apply to memory objects.
954
955 //===---------------------------------------------------------------------===//
956
957 Better mod/ref analysis for scanf would allow us to eliminate the vtable and a
958 bunch of other stuff from this example (see PR1604): 
959
960 #include <cstdio>
961 struct test {
962     int val;
963     virtual ~test() {}
964 };
965
966 int main() {
967     test t;
968     std::scanf("%d", &t.val);
969     std::printf("%d\n", t.val);
970 }
971
972 //===---------------------------------------------------------------------===//
973
974 Instcombine will merge comparisons like (x >= 10) && (x < 20) by producing (x -
975 10) u< 10, but only when the comparisons have matching sign.
976
977 This could be converted with a similiar technique. (PR1941)
978
979 define i1 @test(i8 %x) {
980   %A = icmp uge i8 %x, 5
981   %B = icmp slt i8 %x, 20
982   %C = and i1 %A, %B
983   ret i1 %C
984 }
985
986 //===---------------------------------------------------------------------===//
987