Remove a couple of already-implemented notes.
[oota-llvm.git] / lib / Target / README.txt
1 Target Independent Opportunities:
2
3 //===---------------------------------------------------------------------===//
4
5 With the recent changes to make the implicit def/use set explicit in
6 machineinstrs, we should change the target descriptions for 'call' instructions
7 so that the .td files don't list all the call-clobbered registers as implicit
8 defs.  Instead, these should be added by the code generator (e.g. on the dag).
9
10 This has a number of uses:
11
12 1. PPC32/64 and X86 32/64 can avoid having multiple copies of call instructions
13    for their different impdef sets.
14 2. Targets with multiple calling convs (e.g. x86) which have different clobber
15    sets don't need copies of call instructions.
16 3. 'Interprocedural register allocation' can be done to reduce the clobber sets
17    of calls.
18
19 //===---------------------------------------------------------------------===//
20
21 Make the PPC branch selector target independant
22
23 //===---------------------------------------------------------------------===//
24
25 Get the C front-end to expand hypot(x,y) -> llvm.sqrt(x*x+y*y) when errno and
26 precision don't matter (ffastmath).  Misc/mandel will like this. :)  This isn't
27 safe in general, even on darwin.  See the libm implementation of hypot for
28 examples (which special case when x/y are exactly zero to get signed zeros etc
29 right).
30
31 //===---------------------------------------------------------------------===//
32
33 Solve this DAG isel folding deficiency:
34
35 int X, Y;
36
37 void fn1(void)
38 {
39   X = X | (Y << 3);
40 }
41
42 compiles to
43
44 fn1:
45         movl Y, %eax
46         shll $3, %eax
47         orl X, %eax
48         movl %eax, X
49         ret
50
51 The problem is the store's chain operand is not the load X but rather
52 a TokenFactor of the load X and load Y, which prevents the folding.
53
54 There are two ways to fix this:
55
56 1. The dag combiner can start using alias analysis to realize that y/x
57    don't alias, making the store to X not dependent on the load from Y.
58 2. The generated isel could be made smarter in the case it can't
59    disambiguate the pointers.
60
61 Number 1 is the preferred solution.
62
63 This has been "fixed" by a TableGen hack. But that is a short term workaround
64 which will be removed once the proper fix is made.
65
66 //===---------------------------------------------------------------------===//
67
68 On targets with expensive 64-bit multiply, we could LSR this:
69
70 for (i = ...; ++i) {
71    x = 1ULL << i;
72
73 into:
74  long long tmp = 1;
75  for (i = ...; ++i, tmp+=tmp)
76    x = tmp;
77
78 This would be a win on ppc32, but not x86 or ppc64.
79
80 //===---------------------------------------------------------------------===//
81
82 Shrink: (setlt (loadi32 P), 0) -> (setlt (loadi8 Phi), 0)
83
84 //===---------------------------------------------------------------------===//
85
86 Reassociate should turn: X*X*X*X -> t=(X*X) (t*t) to eliminate a multiply.
87
88 //===---------------------------------------------------------------------===//
89
90 Interesting? testcase for add/shift/mul reassoc:
91
92 int bar(int x, int y) {
93   return x*x*x+y+x*x*x*x*x*y*y*y*y;
94 }
95 int foo(int z, int n) {
96   return bar(z, n) + bar(2*z, 2*n);
97 }
98
99 Reassociate should handle the example in GCC PR16157.
100
101 //===---------------------------------------------------------------------===//
102
103 These two functions should generate the same code on big-endian systems:
104
105 int g(int *j,int *l)  {  return memcmp(j,l,4);  }
106 int h(int *j, int *l) {  return *j - *l; }
107
108 this could be done in SelectionDAGISel.cpp, along with other special cases,
109 for 1,2,4,8 bytes.
110
111 //===---------------------------------------------------------------------===//
112
113 It would be nice to revert this patch:
114 http://lists.cs.uiuc.edu/pipermail/llvm-commits/Week-of-Mon-20060213/031986.html
115
116 And teach the dag combiner enough to simplify the code expanded before 
117 legalize.  It seems plausible that this knowledge would let it simplify other
118 stuff too.
119
120 //===---------------------------------------------------------------------===//
121
122 For vector types, TargetData.cpp::getTypeInfo() returns alignment that is equal
123 to the type size. It works but can be overly conservative as the alignment of
124 specific vector types are target dependent.
125
126 //===---------------------------------------------------------------------===//
127
128 We should produce an unaligned load from code like this:
129
130 v4sf example(float *P) {
131   return (v4sf){P[0], P[1], P[2], P[3] };
132 }
133
134 //===---------------------------------------------------------------------===//
135
136 Add support for conditional increments, and other related patterns.  Instead
137 of:
138
139         movl 136(%esp), %eax
140         cmpl $0, %eax
141         je LBB16_2      #cond_next
142 LBB16_1:        #cond_true
143         incl _foo
144 LBB16_2:        #cond_next
145
146 emit:
147         movl    _foo, %eax
148         cmpl    $1, %edi
149         sbbl    $-1, %eax
150         movl    %eax, _foo
151
152 //===---------------------------------------------------------------------===//
153
154 Combine: a = sin(x), b = cos(x) into a,b = sincos(x).
155
156 Expand these to calls of sin/cos and stores:
157       double sincos(double x, double *sin, double *cos);
158       float sincosf(float x, float *sin, float *cos);
159       long double sincosl(long double x, long double *sin, long double *cos);
160
161 Doing so could allow SROA of the destination pointers.  See also:
162 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=17687
163
164 This is now easily doable with MRVs.  We could even make an intrinsic for this
165 if anyone cared enough about sincos.
166
167 //===---------------------------------------------------------------------===//
168
169 Turn this into a single byte store with no load (the other 3 bytes are
170 unmodified):
171
172 define void @test(i32* %P) {
173         %tmp = load i32* %P
174         %tmp14 = or i32 %tmp, 3305111552
175         %tmp15 = and i32 %tmp14, 3321888767
176         store i32 %tmp15, i32* %P
177         ret void
178 }
179
180 //===---------------------------------------------------------------------===//
181
182 dag/inst combine "clz(x)>>5 -> x==0" for 32-bit x.
183
184 Compile:
185
186 int bar(int x)
187 {
188   int t = __builtin_clz(x);
189   return -(t>>5);
190 }
191
192 to:
193
194 _bar:   addic r3,r3,-1
195         subfe r3,r3,r3
196         blr
197
198 //===---------------------------------------------------------------------===//
199
200 quantum_sigma_x in 462.libquantum contains the following loop:
201
202       for(i=0; i<reg->size; i++)
203         {
204           /* Flip the target bit of each basis state */
205           reg->node[i].state ^= ((MAX_UNSIGNED) 1 << target);
206         } 
207
208 Where MAX_UNSIGNED/state is a 64-bit int.  On a 32-bit platform it would be just
209 so cool to turn it into something like:
210
211    long long Res = ((MAX_UNSIGNED) 1 << target);
212    if (target < 32) {
213      for(i=0; i<reg->size; i++)
214        reg->node[i].state ^= Res & 0xFFFFFFFFULL;
215    } else {
216      for(i=0; i<reg->size; i++)
217        reg->node[i].state ^= Res & 0xFFFFFFFF00000000ULL
218    }
219    
220 ... which would only do one 32-bit XOR per loop iteration instead of two.
221
222 It would also be nice to recognize the reg->size doesn't alias reg->node[i], but
223 alas...
224
225 //===---------------------------------------------------------------------===//
226
227 This isn't recognized as bswap by instcombine (yes, it really is bswap):
228
229 unsigned long reverse(unsigned v) {
230     unsigned t;
231     t = v ^ ((v << 16) | (v >> 16));
232     t &= ~0xff0000;
233     v = (v << 24) | (v >> 8);
234     return v ^ (t >> 8);
235 }
236
237 //===---------------------------------------------------------------------===//
238
239 These idioms should be recognized as popcount (see PR1488):
240
241 unsigned countbits_slow(unsigned v) {
242   unsigned c;
243   for (c = 0; v; v >>= 1)
244     c += v & 1;
245   return c;
246 }
247 unsigned countbits_fast(unsigned v){
248   unsigned c;
249   for (c = 0; v; c++)
250     v &= v - 1; // clear the least significant bit set
251   return c;
252 }
253
254 BITBOARD = unsigned long long
255 int PopCnt(register BITBOARD a) {
256   register int c=0;
257   while(a) {
258     c++;
259     a &= a - 1;
260   }
261   return c;
262 }
263 unsigned int popcount(unsigned int input) {
264   unsigned int count = 0;
265   for (unsigned int i =  0; i < 4 * 8; i++)
266     count += (input >> i) & i;
267   return count;
268 }
269
270 //===---------------------------------------------------------------------===//
271
272 These should turn into single 16-bit (unaligned?) loads on little/big endian
273 processors.
274
275 unsigned short read_16_le(const unsigned char *adr) {
276   return adr[0] | (adr[1] << 8);
277 }
278 unsigned short read_16_be(const unsigned char *adr) {
279   return (adr[0] << 8) | adr[1];
280 }
281
282 //===---------------------------------------------------------------------===//
283
284 -instcombine should handle this transform:
285    icmp pred (sdiv X / C1 ), C2
286 when X, C1, and C2 are unsigned.  Similarly for udiv and signed operands. 
287
288 Currently InstCombine avoids this transform but will do it when the signs of
289 the operands and the sign of the divide match. See the FIXME in 
290 InstructionCombining.cpp in the visitSetCondInst method after the switch case 
291 for Instruction::UDiv (around line 4447) for more details.
292
293 The SingleSource/Benchmarks/Shootout-C++/hash and hash2 tests have examples of
294 this construct. 
295
296 //===---------------------------------------------------------------------===//
297
298 viterbi speeds up *significantly* if the various "history" related copy loops
299 are turned into memcpy calls at the source level.  We need a "loops to memcpy"
300 pass.
301
302 //===---------------------------------------------------------------------===//
303
304 Consider:
305
306 typedef unsigned U32;
307 typedef unsigned long long U64;
308 int test (U32 *inst, U64 *regs) {
309     U64 effective_addr2;
310     U32 temp = *inst;
311     int r1 = (temp >> 20) & 0xf;
312     int b2 = (temp >> 16) & 0xf;
313     effective_addr2 = temp & 0xfff;
314     if (b2) effective_addr2 += regs[b2];
315     b2 = (temp >> 12) & 0xf;
316     if (b2) effective_addr2 += regs[b2];
317     effective_addr2 &= regs[4];
318      if ((effective_addr2 & 3) == 0)
319         return 1;
320     return 0;
321 }
322
323 Note that only the low 2 bits of effective_addr2 are used.  On 32-bit systems,
324 we don't eliminate the computation of the top half of effective_addr2 because
325 we don't have whole-function selection dags.  On x86, this means we use one
326 extra register for the function when effective_addr2 is declared as U64 than
327 when it is declared U32.
328
329 //===---------------------------------------------------------------------===//
330
331 LSR should know what GPR types a target has.  This code:
332
333 volatile short X, Y; // globals
334
335 void foo(int N) {
336   int i;
337   for (i = 0; i < N; i++) { X = i; Y = i*4; }
338 }
339
340 produces two identical IV's (after promotion) on PPC/ARM:
341
342 LBB1_1: @bb.preheader
343         mov r3, #0
344         mov r2, r3
345         mov r1, r3
346 LBB1_2: @bb
347         ldr r12, LCPI1_0
348         ldr r12, [r12]
349         strh r2, [r12]
350         ldr r12, LCPI1_1
351         ldr r12, [r12]
352         strh r3, [r12]
353         add r1, r1, #1    <- [0,+,1]
354         add r3, r3, #4
355         add r2, r2, #1    <- [0,+,1]
356         cmp r1, r0
357         bne LBB1_2      @bb
358
359
360 //===---------------------------------------------------------------------===//
361
362 Tail call elim should be more aggressive, checking to see if the call is
363 followed by an uncond branch to an exit block.
364
365 ; This testcase is due to tail-duplication not wanting to copy the return
366 ; instruction into the terminating blocks because there was other code
367 ; optimized out of the function after the taildup happened.
368 ; RUN: llvm-as < %s | opt -tailcallelim | llvm-dis | not grep call
369
370 define i32 @t4(i32 %a) {
371 entry:
372         %tmp.1 = and i32 %a, 1          ; <i32> [#uses=1]
373         %tmp.2 = icmp ne i32 %tmp.1, 0          ; <i1> [#uses=1]
374         br i1 %tmp.2, label %then.0, label %else.0
375
376 then.0:         ; preds = %entry
377         %tmp.5 = add i32 %a, -1         ; <i32> [#uses=1]
378         %tmp.3 = call i32 @t4( i32 %tmp.5 )             ; <i32> [#uses=1]
379         br label %return
380
381 else.0:         ; preds = %entry
382         %tmp.7 = icmp ne i32 %a, 0              ; <i1> [#uses=1]
383         br i1 %tmp.7, label %then.1, label %return
384
385 then.1:         ; preds = %else.0
386         %tmp.11 = add i32 %a, -2                ; <i32> [#uses=1]
387         %tmp.9 = call i32 @t4( i32 %tmp.11 )            ; <i32> [#uses=1]
388         br label %return
389
390 return:         ; preds = %then.1, %else.0, %then.0
391         %result.0 = phi i32 [ 0, %else.0 ], [ %tmp.3, %then.0 ],
392                             [ %tmp.9, %then.1 ]
393         ret i32 %result.0
394 }
395
396 //===---------------------------------------------------------------------===//
397
398 Tail recursion elimination is not transforming this function, because it is
399 returning n, which fails the isDynamicConstant check in the accumulator 
400 recursion checks.
401
402 long long fib(const long long n) {
403   switch(n) {
404     case 0:
405     case 1:
406       return n;
407     default:
408       return fib(n-1) + fib(n-2);
409   }
410 }
411
412 //===---------------------------------------------------------------------===//
413
414 Tail recursion elimination should handle:
415
416 int pow2m1(int n) {
417  if (n == 0)
418    return 0;
419  return 2 * pow2m1 (n - 1) + 1;
420 }
421
422 Also, multiplies can be turned into SHL's, so they should be handled as if
423 they were associative.  "return foo() << 1" can be tail recursion eliminated.
424
425 //===---------------------------------------------------------------------===//
426
427 Argument promotion should promote arguments for recursive functions, like 
428 this:
429
430 ; RUN: llvm-as < %s | opt -argpromotion | llvm-dis | grep x.val
431
432 define internal i32 @foo(i32* %x) {
433 entry:
434         %tmp = load i32* %x             ; <i32> [#uses=0]
435         %tmp.foo = call i32 @foo( i32* %x )             ; <i32> [#uses=1]
436         ret i32 %tmp.foo
437 }
438
439 define i32 @bar(i32* %x) {
440 entry:
441         %tmp3 = call i32 @foo( i32* %x )                ; <i32> [#uses=1]
442         ret i32 %tmp3
443 }
444
445 //===---------------------------------------------------------------------===//
446
447 "basicaa" should know how to look through "or" instructions that act like add
448 instructions.  For example in this code, the x*4+1 is turned into x*4 | 1, and
449 basicaa can't analyze the array subscript, leading to duplicated loads in the
450 generated code:
451
452 void test(int X, int Y, int a[]) {
453 int i;
454   for (i=2; i<1000; i+=4) {
455   a[i+0] = a[i-1+0]*a[i-2+0];
456   a[i+1] = a[i-1+1]*a[i-2+1];
457   a[i+2] = a[i-1+2]*a[i-2+2];
458   a[i+3] = a[i-1+3]*a[i-2+3];
459   }
460 }
461
462 BasicAA also doesn't do this for add.  It needs to know that &A[i+1] != &A[i].
463
464 //===---------------------------------------------------------------------===//
465
466 We should investigate an instruction sinking pass.  Consider this silly
467 example in pic mode:
468
469 #include <assert.h>
470 void foo(int x) {
471   assert(x);
472   //...
473 }
474
475 we compile this to:
476 _foo:
477         subl    $28, %esp
478         call    "L1$pb"
479 "L1$pb":
480         popl    %eax
481         cmpl    $0, 32(%esp)
482         je      LBB1_2  # cond_true
483 LBB1_1: # return
484         # ...
485         addl    $28, %esp
486         ret
487 LBB1_2: # cond_true
488 ...
489
490 The PIC base computation (call+popl) is only used on one path through the 
491 code, but is currently always computed in the entry block.  It would be 
492 better to sink the picbase computation down into the block for the 
493 assertion, as it is the only one that uses it.  This happens for a lot of 
494 code with early outs.
495
496 Another example is loads of arguments, which are usually emitted into the 
497 entry block on targets like x86.  If not used in all paths through a 
498 function, they should be sunk into the ones that do.
499
500 In this case, whole-function-isel would also handle this.
501
502 //===---------------------------------------------------------------------===//
503
504 Investigate lowering of sparse switch statements into perfect hash tables:
505 http://burtleburtle.net/bob/hash/perfect.html
506
507 //===---------------------------------------------------------------------===//
508
509 We should turn things like "load+fabs+store" and "load+fneg+store" into the
510 corresponding integer operations.  On a yonah, this loop:
511
512 double a[256];
513 void foo() {
514   int i, b;
515   for (b = 0; b < 10000000; b++)
516   for (i = 0; i < 256; i++)
517     a[i] = -a[i];
518 }
519
520 is twice as slow as this loop:
521
522 long long a[256];
523 void foo() {
524   int i, b;
525   for (b = 0; b < 10000000; b++)
526   for (i = 0; i < 256; i++)
527     a[i] ^= (1ULL << 63);
528 }
529
530 and I suspect other processors are similar.  On X86 in particular this is a
531 big win because doing this with integers allows the use of read/modify/write
532 instructions.
533
534 //===---------------------------------------------------------------------===//
535
536 DAG Combiner should try to combine small loads into larger loads when 
537 profitable.  For example, we compile this C++ example:
538
539 struct THotKey { short Key; bool Control; bool Shift; bool Alt; };
540 extern THotKey m_HotKey;
541 THotKey GetHotKey () { return m_HotKey; }
542
543 into (-O3 -fno-exceptions -static -fomit-frame-pointer):
544
545 __Z9GetHotKeyv:
546         pushl   %esi
547         movl    8(%esp), %eax
548         movb    _m_HotKey+3, %cl
549         movb    _m_HotKey+4, %dl
550         movb    _m_HotKey+2, %ch
551         movw    _m_HotKey, %si
552         movw    %si, (%eax)
553         movb    %ch, 2(%eax)
554         movb    %cl, 3(%eax)
555         movb    %dl, 4(%eax)
556         popl    %esi
557         ret     $4
558
559 GCC produces:
560
561 __Z9GetHotKeyv:
562         movl    _m_HotKey, %edx
563         movl    4(%esp), %eax
564         movl    %edx, (%eax)
565         movzwl  _m_HotKey+4, %edx
566         movw    %dx, 4(%eax)
567         ret     $4
568
569 The LLVM IR contains the needed alignment info, so we should be able to 
570 merge the loads and stores into 4-byte loads:
571
572         %struct.THotKey = type { i16, i8, i8, i8 }
573 define void @_Z9GetHotKeyv(%struct.THotKey* sret  %agg.result) nounwind  {
574 ...
575         %tmp2 = load i16* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 0), align 8
576         %tmp5 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 1), align 2
577         %tmp8 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 2), align 1
578         %tmp11 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 3), align 2
579
580 Alternatively, we should use a small amount of base-offset alias analysis
581 to make it so the scheduler doesn't need to hold all the loads in regs at
582 once.
583
584 //===---------------------------------------------------------------------===//
585
586 We should add an FRINT node to the DAG to model targets that have legal
587 implementations of ceil/floor/rint.
588
589 //===---------------------------------------------------------------------===//
590
591 This GCC bug: http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=34043
592 contains a testcase that compiles down to:
593
594         %struct.XMM128 = type { <4 x float> }
595 ..
596         %src = alloca %struct.XMM128
597 ..
598         %tmp6263 = bitcast %struct.XMM128* %src to <2 x i64>*
599         %tmp65 = getelementptr %struct.XMM128* %src, i32 0, i32 0
600         store <2 x i64> %tmp5899, <2 x i64>* %tmp6263, align 16
601         %tmp66 = load <4 x float>* %tmp65, align 16             
602         %tmp71 = add <4 x float> %tmp66, %tmp66         
603
604 If the mid-level optimizer turned the bitcast of pointer + store of tmp5899
605 into a bitcast of the vector value and a store to the pointer, then the 
606 store->load could be easily removed.
607
608 //===---------------------------------------------------------------------===//
609
610 Consider:
611
612 int test() {
613   long long input[8] = {1,1,1,1,1,1,1,1};
614   foo(input);
615 }
616
617 We currently compile this into a memcpy from a global array since the 
618 initializer is fairly large and not memset'able.  This is good, but the memcpy
619 gets lowered to load/stores in the code generator.  This is also ok, except
620 that the codegen lowering for memcpy doesn't handle the case when the source
621 is a constant global.  This gives us atrocious code like this:
622
623         call    "L1$pb"
624 "L1$pb":
625         popl    %eax
626         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+32(%eax), %ecx
627         movl    %ecx, 40(%esp)
628         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+20(%eax), %ecx
629         movl    %ecx, 28(%esp)
630         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+36(%eax), %ecx
631         movl    %ecx, 44(%esp)
632         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+44(%eax), %ecx
633         movl    %ecx, 52(%esp)
634         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+40(%eax), %ecx
635         movl    %ecx, 48(%esp)
636         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+12(%eax), %ecx
637         movl    %ecx, 20(%esp)
638         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+4(%eax), %ecx
639 ...
640
641 instead of:
642         movl    $1, 16(%esp)
643         movl    $0, 20(%esp)
644         movl    $1, 24(%esp)
645         movl    $0, 28(%esp)
646         movl    $1, 32(%esp)
647         movl    $0, 36(%esp)
648         ...
649
650 //===---------------------------------------------------------------------===//
651
652 http://llvm.org/PR717:
653
654 The following code should compile into "ret int undef". Instead, LLVM
655 produces "ret int 0":
656
657 int f() {
658   int x = 4;
659   int y;
660   if (x == 3) y = 0;
661   return y;
662 }
663
664 //===---------------------------------------------------------------------===//
665
666 The loop unroller should partially unroll loops (instead of peeling them)
667 when code growth isn't too bad and when an unroll count allows simplification
668 of some code within the loop.  One trivial example is:
669
670 #include <stdio.h>
671 int main() {
672     int nRet = 17;
673     int nLoop;
674     for ( nLoop = 0; nLoop < 1000; nLoop++ ) {
675         if ( nLoop & 1 )
676             nRet += 2;
677         else
678             nRet -= 1;
679     }
680     return nRet;
681 }
682
683 Unrolling by 2 would eliminate the '&1' in both copies, leading to a net
684 reduction in code size.  The resultant code would then also be suitable for
685 exit value computation.
686
687 //===---------------------------------------------------------------------===//
688
689 We miss a bunch of rotate opportunities on various targets, including ppc, x86,
690 etc.  On X86, we miss a bunch of 'rotate by variable' cases because the rotate
691 matching code in dag combine doesn't look through truncates aggressively 
692 enough.  Here are some testcases reduces from GCC PR17886:
693
694 unsigned long long f(unsigned long long x, int y) {
695   return (x << y) | (x >> 64-y); 
696
697 unsigned f2(unsigned x, int y){
698   return (x << y) | (x >> 32-y); 
699
700 unsigned long long f3(unsigned long long x){
701   int y = 9;
702   return (x << y) | (x >> 64-y); 
703
704 unsigned f4(unsigned x){
705   int y = 10;
706   return (x << y) | (x >> 32-y); 
707 }
708 unsigned long long f5(unsigned long long x, unsigned long long y) {
709   return (x << 8) | ((y >> 48) & 0xffull);
710 }
711 unsigned long long f6(unsigned long long x, unsigned long long y, int z) {
712   switch(z) {
713   case 1:
714     return (x << 8) | ((y >> 48) & 0xffull);
715   case 2:
716     return (x << 16) | ((y >> 40) & 0xffffull);
717   case 3:
718     return (x << 24) | ((y >> 32) & 0xffffffull);
719   case 4:
720     return (x << 32) | ((y >> 24) & 0xffffffffull);
721   default:
722     return (x << 40) | ((y >> 16) & 0xffffffffffull);
723   }
724 }
725
726 On X86-64, we only handle f2/f3/f4 right.  On x86-32, a few of these 
727 generate truly horrible code, instead of using shld and friends.  On
728 ARM, we end up with calls to L___lshrdi3/L___ashldi3 in f, which is
729 badness.  PPC64 misses f, f5 and f6.  CellSPU aborts in isel.
730
731 //===---------------------------------------------------------------------===//
732
733 We do a number of simplifications in simplify libcalls to strength reduce
734 standard library functions, but we don't currently merge them together.  For
735 example, it is useful to merge memcpy(a,b,strlen(b)) -> strcpy.  This can only
736 be done safely if "b" isn't modified between the strlen and memcpy of course.
737
738 //===---------------------------------------------------------------------===//
739
740 Reassociate should turn things like:
741
742 int factorial(int X) {
743  return X*X*X*X*X*X*X*X;
744 }
745
746 into llvm.powi calls, allowing the code generator to produce balanced
747 multiplication trees.
748
749 //===---------------------------------------------------------------------===//
750
751 We generate a horrible  libcall for llvm.powi.  For example, we compile:
752
753 #include <cmath>
754 double f(double a) { return std::pow(a, 4); }
755
756 into:
757
758 __Z1fd:
759         subl    $12, %esp
760         movsd   16(%esp), %xmm0
761         movsd   %xmm0, (%esp)
762         movl    $4, 8(%esp)
763         call    L___powidf2$stub
764         addl    $12, %esp
765         ret
766
767 GCC produces:
768
769 __Z1fd:
770         subl    $12, %esp
771         movsd   16(%esp), %xmm0
772         mulsd   %xmm0, %xmm0
773         mulsd   %xmm0, %xmm0
774         movsd   %xmm0, (%esp)
775         fldl    (%esp)
776         addl    $12, %esp
777         ret
778
779 //===---------------------------------------------------------------------===//
780
781 We compile this program: (from GCC PR11680)
782 http://gcc.gnu.org/bugzilla/attachment.cgi?id=4487
783
784 Into code that runs the same speed in fast/slow modes, but both modes run 2x
785 slower than when compile with GCC (either 4.0 or 4.2):
786
787 $ llvm-g++ perf.cpp -O3 -fno-exceptions
788 $ time ./a.out fast
789 1.821u 0.003s 0:01.82 100.0%    0+0k 0+0io 0pf+0w
790
791 $ g++ perf.cpp -O3 -fno-exceptions
792 $ time ./a.out fast
793 0.821u 0.001s 0:00.82 100.0%    0+0k 0+0io 0pf+0w
794
795 It looks like we are making the same inlining decisions, so this may be raw
796 codegen badness or something else (haven't investigated).
797
798 //===---------------------------------------------------------------------===//
799
800 We miss some instcombines for stuff like this:
801 void bar (void);
802 void foo (unsigned int a) {
803   /* This one is equivalent to a >= (3 << 2).  */
804   if ((a >> 2) >= 3)
805     bar ();
806 }
807
808 A few other related ones are in GCC PR14753.
809
810 //===---------------------------------------------------------------------===//
811
812 Divisibility by constant can be simplified (according to GCC PR12849) from
813 being a mulhi to being a mul lo (cheaper).  Testcase:
814
815 void bar(unsigned n) {
816   if (n % 3 == 0)
817     true();
818 }
819
820 I think this basically amounts to a dag combine to simplify comparisons against
821 multiply hi's into a comparison against the mullo.
822
823 //===---------------------------------------------------------------------===//
824
825 Better mod/ref analysis for scanf would allow us to eliminate the vtable and a
826 bunch of other stuff from this example (see PR1604): 
827
828 #include <cstdio>
829 struct test {
830     int val;
831     virtual ~test() {}
832 };
833
834 int main() {
835     test t;
836     std::scanf("%d", &t.val);
837     std::printf("%d\n", t.val);
838 }
839
840 //===---------------------------------------------------------------------===//
841
842 Instcombine will merge comparisons like (x >= 10) && (x < 20) by producing (x -
843 10) u< 10, but only when the comparisons have matching sign.
844
845 This could be converted with a similiar technique. (PR1941)
846
847 define i1 @test(i8 %x) {
848   %A = icmp uge i8 %x, 5
849   %B = icmp slt i8 %x, 20
850   %C = and i1 %A, %B
851   ret i1 %C
852 }
853
854 //===---------------------------------------------------------------------===//
855
856 These functions perform the same computation, but produce different assembly.
857
858 define i8 @select(i8 %x) readnone nounwind {
859   %A = icmp ult i8 %x, 250
860   %B = select i1 %A, i8 0, i8 1
861   ret i8 %B 
862 }
863
864 define i8 @addshr(i8 %x) readnone nounwind {
865   %A = zext i8 %x to i9
866   %B = add i9 %A, 6       ;; 256 - 250 == 6
867   %C = lshr i9 %B, 8
868   %D = trunc i9 %C to i8
869   ret i8 %D
870 }
871
872 //===---------------------------------------------------------------------===//
873
874 From gcc bug 24696:
875 int
876 f (unsigned long a, unsigned long b, unsigned long c)
877 {
878   return ((a & (c - 1)) != 0) || ((b & (c - 1)) != 0);
879 }
880 int
881 f (unsigned long a, unsigned long b, unsigned long c)
882 {
883   return ((a & (c - 1)) != 0) | ((b & (c - 1)) != 0);
884 }
885 Both should combine to ((a|b) & (c-1)) != 0.  Currently not optimized with
886 "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
887
888 //===---------------------------------------------------------------------===//
889
890 From GCC Bug 20192:
891 #define PMD_MASK    (~((1UL << 23) - 1))
892 void clear_pmd_range(unsigned long start, unsigned long end)
893 {
894    if (!(start & ~PMD_MASK) && !(end & ~PMD_MASK))
895        f();
896 }
897 The expression should optimize to something like
898 "!((start|end)&~PMD_MASK). Currently not optimized with "clang
899 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
900
901 //===---------------------------------------------------------------------===//
902
903 From GCC Bug 15241:
904 unsigned int
905 foo (unsigned int a, unsigned int b)
906 {
907  if (a <= 7 && b <= 7)
908    baz ();
909 }
910 Should combine to "(a|b) <= 7".  Currently not optimized with "clang
911 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
912
913 //===---------------------------------------------------------------------===//
914
915 From GCC Bug 3756:
916 int
917 pn (int n)
918 {
919  return (n >= 0 ? 1 : -1);
920 }
921 Should combine to (n >> 31) | 1.  Currently not optimized with "clang
922 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts | llc".
923
924 //===---------------------------------------------------------------------===//
925
926 From GCC Bug 28685:
927 int test(int a, int b)
928 {
929  int lt = a < b;
930  int eq = a == b;
931
932  return (lt || eq);
933 }
934 Should combine to "a <= b".  Currently not optimized with "clang
935 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts | llc".
936
937 //===---------------------------------------------------------------------===//
938
939 void a(int variable)
940 {
941  if (variable == 4 || variable == 6)
942    bar();
943 }
944 This should optimize to "if ((variable | 2) == 6)".  Currently not
945 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts | llc".
946
947 //===---------------------------------------------------------------------===//
948
949 unsigned int f(unsigned int i, unsigned int n) {++i; if (i == n) ++i; return
950 i;}
951 unsigned int f2(unsigned int i, unsigned int n) {++i; i += i == n; return i;}
952 These should combine to the same thing.  Currently, the first function
953 produces better code on X86.
954
955 //===---------------------------------------------------------------------===//
956
957 From GCC Bug 15784:
958 #define abs(x) x>0?x:-x
959 int f(int x, int y)
960 {
961  return (abs(x)) >= 0;
962 }
963 This should optimize to x == INT_MIN. (With -fwrapv.)  Currently not
964 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
965
966 //===---------------------------------------------------------------------===//
967
968 From GCC Bug 14753:
969 void
970 rotate_cst (unsigned int a)
971 {
972  a = (a << 10) | (a >> 22);
973  if (a == 123)
974    bar ();
975 }
976 void
977 minus_cst (unsigned int a)
978 {
979  unsigned int tem;
980
981  tem = 20 - a;
982  if (tem == 5)
983    bar ();
984 }
985 void
986 mask_gt (unsigned int a)
987 {
988  /* This is equivalent to a > 15.  */
989  if ((a & ~7) > 8)
990    bar ();
991 }
992 void
993 rshift_gt (unsigned int a)
994 {
995  /* This is equivalent to a > 23.  */
996  if ((a >> 2) > 5)
997    bar ();
998 }
999 All should simplify to a single comparison.  All of these are
1000 currently not optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt
1001 -std-compile-opts".
1002
1003 //===---------------------------------------------------------------------===//
1004
1005 From GCC Bug 32605:
1006 int c(int* x) {return (char*)x+2 == (char*)x;}
1007 Should combine to 0.  Currently not optimized with "clang
1008 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts" (although llc can optimize it).
1009
1010 //===---------------------------------------------------------------------===//
1011
1012 int a(unsigned char* b) {return *b > 99;}
1013 There's an unnecessary zext in the generated code with "clang
1014 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1015
1016 //===---------------------------------------------------------------------===//
1017
1018 int a(unsigned b) {return ((b << 31) | (b << 30)) >> 31;}
1019 Should be combined to  "((b >> 1) | b) & 1".  Currently not optimized
1020 with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1021
1022 //===---------------------------------------------------------------------===//
1023
1024 unsigned a(unsigned x, unsigned y) { return x | (y & 1) | (y & 2);}
1025 Should combine to "x | (y & 3)".  Currently not optimized with "clang
1026 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1027
1028 //===---------------------------------------------------------------------===//
1029
1030 unsigned a(unsigned a) {return ((a | 1) & 3) | (a & -4);}
1031 Should combine to "a | 1".  Currently not optimized with "clang
1032 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1033
1034 //===---------------------------------------------------------------------===//
1035
1036 int a(int a, int b, int c) {return (~a & c) | ((c|a) & b);}
1037 Should fold to "(~a & c) | (a & b)".  Currently not optimized with
1038 "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1039
1040 //===---------------------------------------------------------------------===//
1041
1042 int a(int a,int b) {return (~(a|b))|a;}
1043 Should fold to "a|~b".  Currently not optimized with "clang
1044 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1045
1046 //===---------------------------------------------------------------------===//
1047
1048 int a(int a, int b) {return (a&&b) || (a&&!b);}
1049 Should fold to "a".  Currently not optimized with "clang -emit-llvm-bc
1050 | opt -std-compile-opts".
1051
1052 //===---------------------------------------------------------------------===//
1053
1054 int a(int a, int b, int c) {return (a&&b) || (!a&&c);}
1055 Should fold to "a ? b : c", or at least something sane.  Currently not
1056 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1057
1058 //===---------------------------------------------------------------------===//
1059
1060 int a(int a, int b, int c) {return (a&&b) || (a&&c) || (a&&b&&c);}
1061 Should fold to a && (b || c).  Currently not optimized with "clang
1062 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1063
1064 //===---------------------------------------------------------------------===//
1065
1066 int a(int x) {return x | ((x & 8) ^ 8);}
1067 Should combine to x | 8.  Currently not optimized with "clang
1068 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1069
1070 //===---------------------------------------------------------------------===//
1071
1072 int a(int x) {return x ^ ((x & 8) ^ 8);}
1073 Should also combine to x | 8.  Currently not optimized with "clang
1074 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1075
1076 //===---------------------------------------------------------------------===//
1077
1078 int a(int x) {return (x & 8) == 0 ? -1 : -9;}
1079 Should combine to (x | -9) ^ 8.  Currently not optimized with "clang
1080 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1081
1082 //===---------------------------------------------------------------------===//
1083
1084 int a(int x) {return (x & 8) == 0 ? -9 : -1;}
1085 Should combine to x | -9.  Currently not optimized with "clang
1086 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1087
1088 //===---------------------------------------------------------------------===//
1089
1090 int a(int x) {return ((x | -9) ^ 8) & x;}
1091 Should combine to x & -9.  Currently not optimized with "clang
1092 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1093
1094 //===---------------------------------------------------------------------===//
1095
1096 unsigned a(unsigned a) {return a * 0x11111111 >> 28 & 1;}
1097 Should combine to "a * 0x88888888 >> 31".  Currently not optimized
1098 with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1099
1100 //===---------------------------------------------------------------------===//
1101
1102 unsigned a(char* x) {if ((*x & 32) == 0) return b();}
1103 There's an unnecessary zext in the generated code with "clang
1104 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1105
1106 //===---------------------------------------------------------------------===//
1107
1108 unsigned a(unsigned long long x) {return 40 * (x >> 1);}
1109 Should combine to "20 * (((unsigned)x) & -2)".  Currently not
1110 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1111
1112 //===---------------------------------------------------------------------===//
1113
1114 We would like to do the following transform in the instcombiner:
1115
1116   -X/C -> X/-C
1117
1118 However, this isn't valid if (-X) overflows. We can implement this when we
1119 have the concept of a "C signed subtraction" operator that which is undefined
1120 on overflow.
1121
1122 //===---------------------------------------------------------------------===//
1123
1124 This was noticed in the entryblock for grokdeclarator in 403.gcc:
1125
1126         %tmp = icmp eq i32 %decl_context, 4          
1127         %decl_context_addr.0 = select i1 %tmp, i32 3, i32 %decl_context 
1128         %tmp1 = icmp eq i32 %decl_context_addr.0, 1 
1129         %decl_context_addr.1 = select i1 %tmp1, i32 0, i32 %decl_context_addr.0
1130
1131 tmp1 should be simplified to something like:
1132   (!tmp || decl_context == 1)
1133
1134 This allows recursive simplifications, tmp1 is used all over the place in
1135 the function, e.g. by:
1136
1137         %tmp23 = icmp eq i32 %decl_context_addr.1, 0            ; <i1> [#uses=1]
1138         %tmp24 = xor i1 %tmp1, true             ; <i1> [#uses=1]
1139         %or.cond8 = and i1 %tmp23, %tmp24               ; <i1> [#uses=1]
1140
1141 later.
1142
1143 //===---------------------------------------------------------------------===//
1144
1145 Store sinking: This code:
1146
1147 void f (int n, int *cond, int *res) {
1148     int i;
1149     *res = 0;
1150     for (i = 0; i < n; i++)
1151         if (*cond)
1152             *res ^= 234; /* (*) */
1153 }
1154
1155 On this function GVN hoists the fully redundant value of *res, but nothing
1156 moves the store out.  This gives us this code:
1157
1158 bb:             ; preds = %bb2, %entry
1159         %.rle = phi i32 [ 0, %entry ], [ %.rle6, %bb2 ] 
1160         %i.05 = phi i32 [ 0, %entry ], [ %indvar.next, %bb2 ]
1161         %1 = load i32* %cond, align 4
1162         %2 = icmp eq i32 %1, 0
1163         br i1 %2, label %bb2, label %bb1
1164
1165 bb1:            ; preds = %bb
1166         %3 = xor i32 %.rle, 234 
1167         store i32 %3, i32* %res, align 4
1168         br label %bb2
1169
1170 bb2:            ; preds = %bb, %bb1
1171         %.rle6 = phi i32 [ %3, %bb1 ], [ %.rle, %bb ]   
1172         %indvar.next = add i32 %i.05, 1 
1173         %exitcond = icmp eq i32 %indvar.next, %n
1174         br i1 %exitcond, label %return, label %bb
1175
1176 DSE should sink partially dead stores to get the store out of the loop.
1177
1178 Here's another partial dead case:
1179 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=12395
1180
1181 //===---------------------------------------------------------------------===//
1182
1183 Scalar PRE hoists the mul in the common block up to the else:
1184
1185 int test (int a, int b, int c, int g) {
1186   int d, e;
1187   if (a)
1188     d = b * c;
1189   else
1190     d = b - c;
1191   e = b * c + g;
1192   return d + e;
1193 }
1194
1195 It would be better to do the mul once to reduce codesize above the if.
1196 This is GCC PR38204.
1197
1198 //===---------------------------------------------------------------------===//
1199
1200 GCC PR37810 is an interesting case where we should sink load/store reload
1201 into the if block and outside the loop, so we don't reload/store it on the
1202 non-call path.
1203
1204 for () {
1205   *P += 1;
1206   if ()
1207     call();
1208   else
1209     ...
1210 ->
1211 tmp = *P
1212 for () {
1213   tmp += 1;
1214   if () {
1215     *P = tmp;
1216     call();
1217     tmp = *P;
1218   } else ...
1219 }
1220 *P = tmp;
1221
1222 We now hoist the reload after the call (Transforms/GVN/lpre-call-wrap.ll), but
1223 we don't sink the store.  We need partially dead store sinking.
1224
1225 //===---------------------------------------------------------------------===//
1226
1227 [PHI TRANSLATE GEPs]
1228
1229 GCC PR37166: Sinking of loads prevents SROA'ing the "g" struct on the stack
1230 leading to excess stack traffic. This could be handled by GVN with some crazy
1231 symbolic phi translation.  The code we get looks like (g is on the stack):
1232
1233 bb2:            ; preds = %bb1
1234 ..
1235         %9 = getelementptr %struct.f* %g, i32 0, i32 0          
1236         store i32 %8, i32* %9, align  bel %bb3
1237
1238 bb3:            ; preds = %bb1, %bb2, %bb
1239         %c_addr.0 = phi %struct.f* [ %g, %bb2 ], [ %c, %bb ], [ %c, %bb1 ]
1240         %b_addr.0 = phi %struct.f* [ %b, %bb2 ], [ %g, %bb ], [ %b, %bb1 ]
1241         %10 = getelementptr %struct.f* %c_addr.0, i32 0, i32 0
1242         %11 = load i32* %10, align 4
1243
1244 %11 is fully redundant, an in BB2 it should have the value %8.
1245
1246 GCC PR33344 is a similar case.
1247
1248 //===---------------------------------------------------------------------===//
1249
1250 There are many load PRE testcases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/loadpre* in the
1251 GCC testsuite.  There are many pre testcases as ssa-pre-*.c
1252
1253 //===---------------------------------------------------------------------===//
1254
1255 There are some interesting cases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/pred-comm* in the
1256 GCC testsuite.  For example, predcom-1.c is:
1257
1258  for (i = 2; i < 1000; i++)
1259     fib[i] = (fib[i-1] + fib[i - 2]) & 0xffff;
1260
1261 which compiles into:
1262
1263 bb1:            ; preds = %bb1, %bb1.thread
1264         %indvar = phi i32 [ 0, %bb1.thread ], [ %0, %bb1 ]      
1265         %i.0.reg2mem.0 = add i32 %indvar, 2             
1266         %0 = add i32 %indvar, 1         ; <i32> [#uses=3]
1267         %1 = getelementptr [1000 x i32]* @fib, i32 0, i32 %0            
1268         %2 = load i32* %1, align 4              ; <i32> [#uses=1]
1269         %3 = getelementptr [1000 x i32]* @fib, i32 0, i32 %indvar       
1270         %4 = load i32* %3, align 4              ; <i32> [#uses=1]
1271         %5 = add i32 %4, %2             ; <i32> [#uses=1]
1272         %6 = and i32 %5, 65535          ; <i32> [#uses=1]
1273         %7 = getelementptr [1000 x i32]* @fib, i32 0, i32 %i.0.reg2mem.0
1274         store i32 %6, i32* %7, align 4
1275         %exitcond = icmp eq i32 %0, 998         ; <i1> [#uses=1]
1276         br i1 %exitcond, label %return, label %bb1
1277
1278 This is basically:
1279   LOAD fib[i+1]
1280   LOAD fib[i]
1281   STORE fib[i+2]
1282
1283 instead of handling this as a loop or other xform, all we'd need to do is teach
1284 load PRE to phi translate the %0 add (i+1) into the predecessor as (i'+1+1) =
1285 (i'+2) (where i' is the previous iteration of i).  This would find the store
1286 which feeds it.
1287
1288 predcom-2.c is apparently the same as predcom-1.c
1289 predcom-3.c is very similar but needs loads feeding each other instead of
1290 store->load.
1291 predcom-4.c seems the same as the rest.
1292
1293
1294 //===---------------------------------------------------------------------===//
1295
1296 Other simple load PRE cases:
1297 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=35287 [LPRE crit edge splitting]
1298
1299 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=34677 (licm does this, LPRE crit edge)
1300   llvm-gcc t2.c -S -o - -O0 -emit-llvm | llvm-as | opt -mem2reg -simplifycfg -gvn | llvm-dis
1301
1302 //===---------------------------------------------------------------------===//
1303
1304 Type based alias analysis:
1305 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=14705
1306
1307 //===---------------------------------------------------------------------===//
1308
1309 When GVN/PRE finds a store of float* to a must aliases pointer when expecting
1310 an int*, it should turn it into a bitcast.  This is a nice generalization of
1311 the SROA hack that would apply to other cases, e.g.:
1312
1313 int foo(int C, int *P, float X) {
1314   if (C) {
1315     bar();
1316     *P = 42;
1317   } else
1318     *(float*)P = X;
1319
1320    return *P;
1321 }
1322
1323
1324 One example (that requires crazy phi translation) is:
1325 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=16799 [BITCAST PHI TRANS]
1326
1327 //===---------------------------------------------------------------------===//
1328
1329 A/B get pinned to the stack because we turn an if/then into a select instead
1330 of PRE'ing the load/store.  This may be fixable in instcombine:
1331 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=37892
1332
1333
1334
1335 Interesting missed case because of control flow flattening (should be 2 loads):
1336 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=26629
1337 With: llvm-gcc t2.c -S -o - -O0 -emit-llvm | llvm-as | 
1338              opt -mem2reg -gvn -instcombine | llvm-dis
1339 we miss it because we need 1) GEP PHI TRAN, 2) CRIT EDGE 3) MULTIPLE DIFFERENT
1340 VALS PRODUCED BY ONE BLOCK OVER DIFFERENT PATHS
1341
1342 //===---------------------------------------------------------------------===//
1343
1344 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=19633
1345 We could eliminate the branch condition here, loading from null is undefined:
1346
1347 struct S { int w, x, y, z; };
1348 struct T { int r; struct S s; };
1349 void bar (struct S, int);
1350 void foo (int a, struct T b)
1351 {
1352   struct S *c = 0;
1353   if (a)
1354     c = &b.s;
1355   bar (*c, a);
1356 }
1357
1358 //===---------------------------------------------------------------------===//
1359
1360 simplifylibcalls should do several optimizations for strspn/strcspn:
1361
1362 strcspn(x, "") -> strlen(x)
1363 strcspn("", x) -> 0
1364 strspn("", x) -> 0
1365 strspn(x, "") -> strlen(x)
1366 strspn(x, "a") -> strchr(x, 'a')-x
1367
1368 strcspn(x, "a") -> inlined loop for up to 3 letters (similarly for strspn):
1369
1370 size_t __strcspn_c3 (__const char *__s, int __reject1, int __reject2,
1371                      int __reject3) {
1372   register size_t __result = 0;
1373   while (__s[__result] != '\0' && __s[__result] != __reject1 &&
1374          __s[__result] != __reject2 && __s[__result] != __reject3)
1375     ++__result;
1376   return __result;
1377 }
1378
1379 This should turn into a switch on the character.  See PR3253 for some notes on
1380 codegen.
1381
1382 456.hmmer apparently uses strcspn and strspn a lot.  471.omnetpp uses strspn.
1383
1384 //===---------------------------------------------------------------------===//
1385
1386 "gas" uses this idiom:
1387   else if (strchr ("+-/*%|&^:[]()~", *intel_parser.op_string))
1388 ..
1389   else if (strchr ("<>", *intel_parser.op_string)
1390
1391 Those should be turned into a switch.
1392
1393 //===---------------------------------------------------------------------===//
1394
1395 252.eon contains this interesting code:
1396
1397         %3072 = getelementptr [100 x i8]* %tempString, i32 0, i32 0
1398         %3073 = call i8* @strcpy(i8* %3072, i8* %3071) nounwind
1399         %strlen = call i32 @strlen(i8* %3072)    ; uses = 1
1400         %endptr = getelementptr [100 x i8]* %tempString, i32 0, i32 %strlen
1401         call void @llvm.memcpy.i32(i8* %endptr, 
1402           i8* getelementptr ([5 x i8]* @"\01LC42", i32 0, i32 0), i32 5, i32 1)
1403         %3074 = call i32 @strlen(i8* %endptr) nounwind readonly 
1404         
1405 This is interesting for a couple reasons.  First, in this:
1406
1407         %3073 = call i8* @strcpy(i8* %3072, i8* %3071) nounwind
1408         %strlen = call i32 @strlen(i8* %3072)  
1409
1410 The strlen could be replaced with: %strlen = sub %3072, %3073, because the
1411 strcpy call returns a pointer to the end of the string.  Based on that, the
1412 endptr GEP just becomes equal to 3073, which eliminates a strlen call and GEP.
1413
1414 Second, the memcpy+strlen strlen can be replaced with:
1415
1416         %3074 = call i32 @strlen([5 x i8]* @"\01LC42") nounwind readonly 
1417
1418 Because the destination was just copied into the specified memory buffer.  This,
1419 in turn, can be constant folded to "4".
1420
1421 In other code, it contains:
1422
1423         %endptr6978 = bitcast i8* %endptr69 to i32*            
1424         store i32 7107374, i32* %endptr6978, align 1
1425         %3167 = call i32 @strlen(i8* %endptr69) nounwind readonly    
1426
1427 Which could also be constant folded.  Whatever is producing this should probably
1428 be fixed to leave this as a memcpy from a string.
1429
1430 Further, eon also has an interesting partially redundant strlen call:
1431
1432 bb8:            ; preds = %_ZN18eonImageCalculatorC1Ev.exit
1433         %682 = getelementptr i8** %argv, i32 6          ; <i8**> [#uses=2]
1434         %683 = load i8** %682, align 4          ; <i8*> [#uses=4]
1435         %684 = load i8* %683, align 1           ; <i8> [#uses=1]
1436         %685 = icmp eq i8 %684, 0               ; <i1> [#uses=1]
1437         br i1 %685, label %bb10, label %bb9
1438
1439 bb9:            ; preds = %bb8
1440         %686 = call i32 @strlen(i8* %683) nounwind readonly          
1441         %687 = icmp ugt i32 %686, 254           ; <i1> [#uses=1]
1442         br i1 %687, label %bb10, label %bb11
1443
1444 bb10:           ; preds = %bb9, %bb8
1445         %688 = call i32 @strlen(i8* %683) nounwind readonly          
1446
1447 This could be eliminated by doing the strlen once in bb8, saving code size and
1448 improving perf on the bb8->9->10 path.
1449
1450 //===---------------------------------------------------------------------===//
1451
1452 I see an interesting fully redundant call to strlen left in 186.crafty:InputMove
1453 which looks like:
1454        %movetext11 = getelementptr [128 x i8]* %movetext, i32 0, i32 0 
1455  
1456
1457 bb62:           ; preds = %bb55, %bb53
1458         %promote.0 = phi i32 [ %169, %bb55 ], [ 0, %bb53 ]             
1459         %171 = call i32 @strlen(i8* %movetext11) nounwind readonly align 1
1460         %172 = add i32 %171, -1         ; <i32> [#uses=1]
1461         %173 = getelementptr [128 x i8]* %movetext, i32 0, i32 %172       
1462
1463 ...  no stores ...
1464        br i1 %or.cond, label %bb65, label %bb72
1465
1466 bb65:           ; preds = %bb62
1467         store i8 0, i8* %173, align 1
1468         br label %bb72
1469
1470 bb72:           ; preds = %bb65, %bb62
1471         %trank.1 = phi i32 [ %176, %bb65 ], [ -1, %bb62 ]            
1472         %177 = call i32 @strlen(i8* %movetext11) nounwind readonly align 1
1473
1474 Note that on the bb62->bb72 path, that the %177 strlen call is partially
1475 redundant with the %171 call.  At worst, we could shove the %177 strlen call
1476 up into the bb65 block moving it out of the bb62->bb72 path.   However, note
1477 that bb65 stores to the string, zeroing out the last byte.  This means that on
1478 that path the value of %177 is actually just %171-1.  A sub is cheaper than a
1479 strlen!
1480
1481 This pattern repeats several times, basically doing:
1482
1483   A = strlen(P);
1484   P[A-1] = 0;
1485   B = strlen(P);
1486   where it is "obvious" that B = A-1.
1487
1488 //===---------------------------------------------------------------------===//
1489
1490 186.crafty contains this interesting pattern:
1491
1492 %77 = call i8* @strstr(i8* getelementptr ([6 x i8]* @"\01LC5", i32 0, i32 0),
1493                        i8* %30)
1494 %phitmp648 = icmp eq i8* %77, getelementptr ([6 x i8]* @"\01LC5", i32 0, i32 0)
1495 br i1 %phitmp648, label %bb70, label %bb76
1496
1497 bb70:           ; preds = %OptionMatch.exit91, %bb69
1498         %78 = call i32 @strlen(i8* %30) nounwind readonly align 1               ; <i32> [#uses=1]
1499
1500 This is basically:
1501   cststr = "abcdef";
1502   if (strstr(cststr, P) == cststr) {
1503      x = strlen(P);
1504      ...
1505
1506 The strstr call would be significantly cheaper written as:
1507
1508 cststr = "abcdef";
1509 if (memcmp(P, str, strlen(P)))
1510   x = strlen(P);
1511
1512 This is memcmp+strlen instead of strstr.  This also makes the strlen fully
1513 redundant.
1514
1515 //===---------------------------------------------------------------------===//
1516
1517 186.crafty also contains this code:
1518
1519 %1906 = call i32 @strlen(i8* getelementptr ([32 x i8]* @pgn_event, i32 0,i32 0))
1520 %1907 = getelementptr [32 x i8]* @pgn_event, i32 0, i32 %1906
1521 %1908 = call i8* @strcpy(i8* %1907, i8* %1905) nounwind align 1
1522 %1909 = call i32 @strlen(i8* getelementptr ([32 x i8]* @pgn_event, i32 0,i32 0))
1523 %1910 = getelementptr [32 x i8]* @pgn_event, i32 0, i32 %1909         
1524
1525 The last strlen is computable as 1908-@pgn_event, which means 1910=1908.
1526
1527 //===---------------------------------------------------------------------===//
1528
1529 186.crafty has this interesting pattern with the "out.4543" variable:
1530
1531 call void @llvm.memcpy.i32(
1532         i8* getelementptr ([10 x i8]* @out.4543, i32 0, i32 0),
1533        i8* getelementptr ([7 x i8]* @"\01LC28700", i32 0, i32 0), i32 7, i32 1) 
1534 %101 = call@printf(i8* ...   @out.4543, i32 0, i32 0)) nounwind 
1535
1536 It is basically doing:
1537
1538   memcpy(globalarray, "string");
1539   printf(...,  globalarray);
1540   
1541 Anyway, by knowing that printf just reads the memory and forward substituting
1542 the string directly into the printf, this eliminates reads from globalarray.
1543 Since this pattern occurs frequently in crafty (due to the "DisplayTime" and
1544 other similar functions) there are many stores to "out".  Once all the printfs
1545 stop using "out", all that is left is the memcpy's into it.  This should allow
1546 globalopt to remove the "stored only" global.
1547
1548 //===---------------------------------------------------------------------===//
1549
1550 This code:
1551
1552 define inreg i32 @foo(i8* inreg %p) nounwind {
1553   %tmp0 = load i8* %p
1554   %tmp1 = ashr i8 %tmp0, 5
1555   %tmp2 = sext i8 %tmp1 to i32
1556   ret i32 %tmp2
1557 }
1558
1559 could be dagcombine'd to a sign-extending load with a shift.
1560 For example, on x86 this currently gets this:
1561
1562         movb    (%eax), %al
1563         sarb    $5, %al
1564         movsbl  %al, %eax
1565
1566 while it could get this:
1567
1568         movsbl  (%eax), %eax
1569         sarl    $5, %eax
1570
1571 //===---------------------------------------------------------------------===//
1572
1573 GCC PR31029:
1574
1575 int test(int x) { return 1-x == x; }     // --> return false
1576 int test2(int x) { return 2-x == x; }    // --> return x == 1 ?
1577
1578 Always foldable for odd constants, what is the rule for even?
1579
1580 //===---------------------------------------------------------------------===//
1581
1582 PR 3381: GEP to field of size 0 inside a struct could be turned into GEP
1583 for next field in struct (which is at same address).
1584
1585 For example: store of float into { {{}}, float } could be turned into a store to
1586 the float directly.
1587
1588 //===---------------------------------------------------------------------===//
1589
1590 #include <math.h>
1591 double foo(double a) {    return sin(a); }
1592
1593 This compiles into this on x86-64 Linux:
1594 foo:
1595         subq    $8, %rsp
1596         call    sin
1597         addq    $8, %rsp
1598         ret
1599 vs:
1600
1601 foo:
1602         jmp sin
1603
1604 //===---------------------------------------------------------------------===//
1605
1606 The arg promotion pass should make use of nocapture to make its alias analysis
1607 stuff much more precise.
1608
1609 //===---------------------------------------------------------------------===//
1610
1611 The following functions should be optimized to use a select instead of a
1612 branch (from gcc PR40072):
1613
1614 char char_int(int m) {if(m>7) return 0; return m;}
1615 int int_char(char m) {if(m>7) return 0; return m;}
1616
1617 //===---------------------------------------------------------------------===//
1618
1619 Instcombine should replace the load with a constant in:
1620
1621   static const char x[4] = {'a', 'b', 'c', 'd'};
1622   
1623   unsigned int y(void) {
1624     return *(unsigned int *)x;
1625   }
1626
1627 It currently only does this transformation when the size of the constant 
1628 is the same as the size of the integer (so, try x[5]) and the last byte 
1629 is a null (making it a C string). There's no need for these restrictions.
1630
1631 //===---------------------------------------------------------------------===//
1632
1633 InstCombine's "turn load from constant into constant" optimization should be
1634 more aggressive in the presence of bitcasts.  For example, because of unions,
1635 this code:
1636
1637 union vec2d {
1638     double e[2];
1639     double v __attribute__((vector_size(16)));
1640 };
1641 typedef union vec2d vec2d;
1642
1643 static vec2d a={{1,2}}, b={{3,4}};
1644     
1645 vec2d foo () {
1646     return (vec2d){ .v = a.v + b.v * (vec2d){{5,5}}.v };
1647 }
1648
1649 Compiles into:
1650
1651 @a = internal constant %0 { [2 x double] 
1652            [double 1.000000e+00, double 2.000000e+00] }, align 16
1653 @b = internal constant %0 { [2 x double]
1654            [double 3.000000e+00, double 4.000000e+00] }, align 16
1655 ...
1656 define void @foo(%struct.vec2d* noalias nocapture sret %agg.result) nounwind {
1657 entry:
1658         %0 = load <2 x double>* getelementptr (%struct.vec2d* 
1659            bitcast (%0* @a to %struct.vec2d*), i32 0, i32 0), align 16
1660         %1 = load <2 x double>* getelementptr (%struct.vec2d* 
1661            bitcast (%0* @b to %struct.vec2d*), i32 0, i32 0), align 16
1662
1663
1664 Instcombine should be able to optimize away the loads (and thus the globals).
1665
1666
1667 //===---------------------------------------------------------------------===//
1668
1669 I saw this constant expression in real code after llvm-g++ -O2:
1670
1671 declare extern_weak i32 @0(i64)
1672
1673 define void @foo() {
1674   br i1 icmp eq (i32 zext (i1 icmp ne (i32 (i64)* @0, i32 (i64)* null) to i32),
1675 i32 0), label %cond_true, label %cond_false
1676 cond_true:
1677   ret void
1678 cond_false:
1679   ret void
1680 }
1681
1682 That branch expression should be reduced to:
1683
1684   i1 icmp eq (i32 (i64)* @0, i32 (i64)* null)
1685
1686 It's probably not a perf issue, I just happened to see it while examining
1687 something else and didn't want to forget about it.
1688
1689 //===---------------------------------------------------------------------===//