add a note
[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 We should recognized various "overflow detection" idioms and translate them into
22 llvm.uadd.with.overflow and similar intrinsics.  Here is a multiply idiom:
23
24 unsigned int mul(unsigned int a,unsigned int b) {
25  if ((unsigned long long)a*b>0xffffffff)
26    exit(0);
27   return a*b;
28 }
29
30 The legalization code for mul-with-overflow needs to be made more robust before
31 this can be implemented though.
32
33 //===---------------------------------------------------------------------===//
34
35 Get the C front-end to expand hypot(x,y) -> llvm.sqrt(x*x+y*y) when errno and
36 precision don't matter (ffastmath).  Misc/mandel will like this. :)  This isn't
37 safe in general, even on darwin.  See the libm implementation of hypot for
38 examples (which special case when x/y are exactly zero to get signed zeros etc
39 right).
40
41 //===---------------------------------------------------------------------===//
42
43 On targets with expensive 64-bit multiply, we could LSR this:
44
45 for (i = ...; ++i) {
46    x = 1ULL << i;
47
48 into:
49  long long tmp = 1;
50  for (i = ...; ++i, tmp+=tmp)
51    x = tmp;
52
53 This would be a win on ppc32, but not x86 or ppc64.
54
55 //===---------------------------------------------------------------------===//
56
57 Shrink: (setlt (loadi32 P), 0) -> (setlt (loadi8 Phi), 0)
58
59 //===---------------------------------------------------------------------===//
60
61 Reassociate should turn things like:
62
63 int factorial(int X) {
64  return X*X*X*X*X*X*X*X;
65 }
66
67 into llvm.powi calls, allowing the code generator to produce balanced
68 multiplication trees.
69
70 First, the intrinsic needs to be extended to support integers, and second the
71 code generator needs to be enhanced to lower these to multiplication trees.
72
73 //===---------------------------------------------------------------------===//
74
75 Interesting? testcase for add/shift/mul reassoc:
76
77 int bar(int x, int y) {
78   return x*x*x+y+x*x*x*x*x*y*y*y*y;
79 }
80 int foo(int z, int n) {
81   return bar(z, n) + bar(2*z, 2*n);
82 }
83
84 This is blocked on not handling X*X*X -> powi(X, 3) (see note above).  The issue
85 is that we end up getting t = 2*X  s = t*t   and don't turn this into 4*X*X,
86 which is the same number of multiplies and is canonical, because the 2*X has
87 multiple uses.  Here's a simple example:
88
89 define i32 @test15(i32 %X1) {
90   %B = mul i32 %X1, 47   ; X1*47
91   %C = mul i32 %B, %B
92   ret i32 %C
93 }
94
95
96 //===---------------------------------------------------------------------===//
97
98 Reassociate should handle the example in GCC PR16157:
99
100 extern int a0, a1, a2, a3, a4; extern int b0, b1, b2, b3, b4; 
101 void f () {  /* this can be optimized to four additions... */ 
102         b4 = a4 + a3 + a2 + a1 + a0; 
103         b3 = a3 + a2 + a1 + a0; 
104         b2 = a2 + a1 + a0; 
105         b1 = a1 + a0; 
106
107
108 This requires reassociating to forms of expressions that are already available,
109 something that reassoc doesn't think about yet.
110
111
112 //===---------------------------------------------------------------------===//
113
114 This function: (derived from GCC PR19988)
115 double foo(double x, double y) {
116   return ((x + 0.1234 * y) * (x + -0.1234 * y));
117 }
118
119 compiles to:
120 _foo:
121         movapd  %xmm1, %xmm2
122         mulsd   LCPI1_1(%rip), %xmm1
123         mulsd   LCPI1_0(%rip), %xmm2
124         addsd   %xmm0, %xmm1
125         addsd   %xmm0, %xmm2
126         movapd  %xmm1, %xmm0
127         mulsd   %xmm2, %xmm0
128         ret
129
130 Reassociate should be able to turn it into:
131
132 double foo(double x, double y) {
133   return ((x + 0.1234 * y) * (x - 0.1234 * y));
134 }
135
136 Which allows the multiply by constant to be CSE'd, producing:
137
138 _foo:
139         mulsd   LCPI1_0(%rip), %xmm1
140         movapd  %xmm1, %xmm2
141         addsd   %xmm0, %xmm2
142         subsd   %xmm1, %xmm0
143         mulsd   %xmm2, %xmm0
144         ret
145
146 This doesn't need -ffast-math support at all.  This is particularly bad because
147 the llvm-gcc frontend is canonicalizing the later into the former, but clang
148 doesn't have this problem.
149
150 //===---------------------------------------------------------------------===//
151
152 These two functions should generate the same code on big-endian systems:
153
154 int g(int *j,int *l)  {  return memcmp(j,l,4);  }
155 int h(int *j, int *l) {  return *j - *l; }
156
157 this could be done in SelectionDAGISel.cpp, along with other special cases,
158 for 1,2,4,8 bytes.
159
160 //===---------------------------------------------------------------------===//
161
162 It would be nice to revert this patch:
163 http://lists.cs.uiuc.edu/pipermail/llvm-commits/Week-of-Mon-20060213/031986.html
164
165 And teach the dag combiner enough to simplify the code expanded before 
166 legalize.  It seems plausible that this knowledge would let it simplify other
167 stuff too.
168
169 //===---------------------------------------------------------------------===//
170
171 For vector types, TargetData.cpp::getTypeInfo() returns alignment that is equal
172 to the type size. It works but can be overly conservative as the alignment of
173 specific vector types are target dependent.
174
175 //===---------------------------------------------------------------------===//
176
177 We should produce an unaligned load from code like this:
178
179 v4sf example(float *P) {
180   return (v4sf){P[0], P[1], P[2], P[3] };
181 }
182
183 //===---------------------------------------------------------------------===//
184
185 Add support for conditional increments, and other related patterns.  Instead
186 of:
187
188         movl 136(%esp), %eax
189         cmpl $0, %eax
190         je LBB16_2      #cond_next
191 LBB16_1:        #cond_true
192         incl _foo
193 LBB16_2:        #cond_next
194
195 emit:
196         movl    _foo, %eax
197         cmpl    $1, %edi
198         sbbl    $-1, %eax
199         movl    %eax, _foo
200
201 //===---------------------------------------------------------------------===//
202
203 Combine: a = sin(x), b = cos(x) into a,b = sincos(x).
204
205 Expand these to calls of sin/cos and stores:
206       double sincos(double x, double *sin, double *cos);
207       float sincosf(float x, float *sin, float *cos);
208       long double sincosl(long double x, long double *sin, long double *cos);
209
210 Doing so could allow SROA of the destination pointers.  See also:
211 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=17687
212
213 This is now easily doable with MRVs.  We could even make an intrinsic for this
214 if anyone cared enough about sincos.
215
216 //===---------------------------------------------------------------------===//
217
218 quantum_sigma_x in 462.libquantum contains the following loop:
219
220       for(i=0; i<reg->size; i++)
221         {
222           /* Flip the target bit of each basis state */
223           reg->node[i].state ^= ((MAX_UNSIGNED) 1 << target);
224         } 
225
226 Where MAX_UNSIGNED/state is a 64-bit int.  On a 32-bit platform it would be just
227 so cool to turn it into something like:
228
229    long long Res = ((MAX_UNSIGNED) 1 << target);
230    if (target < 32) {
231      for(i=0; i<reg->size; i++)
232        reg->node[i].state ^= Res & 0xFFFFFFFFULL;
233    } else {
234      for(i=0; i<reg->size; i++)
235        reg->node[i].state ^= Res & 0xFFFFFFFF00000000ULL
236    }
237    
238 ... which would only do one 32-bit XOR per loop iteration instead of two.
239
240 It would also be nice to recognize the reg->size doesn't alias reg->node[i], but
241 this requires TBAA.
242
243 //===---------------------------------------------------------------------===//
244
245 This isn't recognized as bswap by instcombine (yes, it really is bswap):
246
247 unsigned long reverse(unsigned v) {
248     unsigned t;
249     t = v ^ ((v << 16) | (v >> 16));
250     t &= ~0xff0000;
251     v = (v << 24) | (v >> 8);
252     return v ^ (t >> 8);
253 }
254
255 //===---------------------------------------------------------------------===//
256
257 [LOOP RECOGNITION]
258
259 These idioms should be recognized as popcount (see PR1488):
260
261 unsigned countbits_slow(unsigned v) {
262   unsigned c;
263   for (c = 0; v; v >>= 1)
264     c += v & 1;
265   return c;
266 }
267 unsigned countbits_fast(unsigned v){
268   unsigned c;
269   for (c = 0; v; c++)
270     v &= v - 1; // clear the least significant bit set
271   return c;
272 }
273
274 BITBOARD = unsigned long long
275 int PopCnt(register BITBOARD a) {
276   register int c=0;
277   while(a) {
278     c++;
279     a &= a - 1;
280   }
281   return c;
282 }
283 unsigned int popcount(unsigned int input) {
284   unsigned int count = 0;
285   for (unsigned int i =  0; i < 4 * 8; i++)
286     count += (input >> i) & i;
287   return count;
288 }
289
290 This sort of thing should be added to the loop idiom pass.
291
292 //===---------------------------------------------------------------------===//
293
294 These should turn into single 16-bit (unaligned?) loads on little/big endian
295 processors.
296
297 unsigned short read_16_le(const unsigned char *adr) {
298   return adr[0] | (adr[1] << 8);
299 }
300 unsigned short read_16_be(const unsigned char *adr) {
301   return (adr[0] << 8) | adr[1];
302 }
303
304 //===---------------------------------------------------------------------===//
305
306 -instcombine should handle this transform:
307    icmp pred (sdiv X / C1 ), C2
308 when X, C1, and C2 are unsigned.  Similarly for udiv and signed operands. 
309
310 Currently InstCombine avoids this transform but will do it when the signs of
311 the operands and the sign of the divide match. See the FIXME in 
312 InstructionCombining.cpp in the visitSetCondInst method after the switch case 
313 for Instruction::UDiv (around line 4447) for more details.
314
315 The SingleSource/Benchmarks/Shootout-C++/hash and hash2 tests have examples of
316 this construct. 
317
318 //===---------------------------------------------------------------------===//
319
320 [LOOP OPTIMIZATION]
321
322 SingleSource/Benchmarks/Misc/dt.c shows several interesting optimization
323 opportunities in its double_array_divs_variable function: it needs loop
324 interchange, memory promotion (which LICM already does), vectorization and
325 variable trip count loop unrolling (since it has a constant trip count). ICC
326 apparently produces this very nice code with -ffast-math:
327
328 ..B1.70:                        # Preds ..B1.70 ..B1.69
329        mulpd     %xmm0, %xmm1                                  #108.2
330        mulpd     %xmm0, %xmm1                                  #108.2
331        mulpd     %xmm0, %xmm1                                  #108.2
332        mulpd     %xmm0, %xmm1                                  #108.2
333        addl      $8, %edx                                      #
334        cmpl      $131072, %edx                                 #108.2
335        jb        ..B1.70       # Prob 99%                      #108.2
336
337 It would be better to count down to zero, but this is a lot better than what we
338 do.
339
340 //===---------------------------------------------------------------------===//
341
342 Consider:
343
344 typedef unsigned U32;
345 typedef unsigned long long U64;
346 int test (U32 *inst, U64 *regs) {
347     U64 effective_addr2;
348     U32 temp = *inst;
349     int r1 = (temp >> 20) & 0xf;
350     int b2 = (temp >> 16) & 0xf;
351     effective_addr2 = temp & 0xfff;
352     if (b2) effective_addr2 += regs[b2];
353     b2 = (temp >> 12) & 0xf;
354     if (b2) effective_addr2 += regs[b2];
355     effective_addr2 &= regs[4];
356      if ((effective_addr2 & 3) == 0)
357         return 1;
358     return 0;
359 }
360
361 Note that only the low 2 bits of effective_addr2 are used.  On 32-bit systems,
362 we don't eliminate the computation of the top half of effective_addr2 because
363 we don't have whole-function selection dags.  On x86, this means we use one
364 extra register for the function when effective_addr2 is declared as U64 than
365 when it is declared U32.
366
367 PHI Slicing could be extended to do this.
368
369 //===---------------------------------------------------------------------===//
370
371 LSR should know what GPR types a target has from TargetData.  This code:
372
373 volatile short X, Y; // globals
374
375 void foo(int N) {
376   int i;
377   for (i = 0; i < N; i++) { X = i; Y = i*4; }
378 }
379
380 produces two near identical IV's (after promotion) on PPC/ARM:
381
382 LBB1_2:
383         ldr r3, LCPI1_0
384         ldr r3, [r3]
385         strh r2, [r3]
386         ldr r3, LCPI1_1
387         ldr r3, [r3]
388         strh r1, [r3]
389         add r1, r1, #4
390         add r2, r2, #1   <- [0,+,1]
391         sub r0, r0, #1   <- [0,-,1]
392         cmp r0, #0
393         bne LBB1_2
394
395 LSR should reuse the "+" IV for the exit test.
396
397 //===---------------------------------------------------------------------===//
398
399 Tail call elim should be more aggressive, checking to see if the call is
400 followed by an uncond branch to an exit block.
401
402 ; This testcase is due to tail-duplication not wanting to copy the return
403 ; instruction into the terminating blocks because there was other code
404 ; optimized out of the function after the taildup happened.
405 ; RUN: llvm-as < %s | opt -tailcallelim | llvm-dis | not grep call
406
407 define i32 @t4(i32 %a) {
408 entry:
409         %tmp.1 = and i32 %a, 1          ; <i32> [#uses=1]
410         %tmp.2 = icmp ne i32 %tmp.1, 0          ; <i1> [#uses=1]
411         br i1 %tmp.2, label %then.0, label %else.0
412
413 then.0:         ; preds = %entry
414         %tmp.5 = add i32 %a, -1         ; <i32> [#uses=1]
415         %tmp.3 = call i32 @t4( i32 %tmp.5 )             ; <i32> [#uses=1]
416         br label %return
417
418 else.0:         ; preds = %entry
419         %tmp.7 = icmp ne i32 %a, 0              ; <i1> [#uses=1]
420         br i1 %tmp.7, label %then.1, label %return
421
422 then.1:         ; preds = %else.0
423         %tmp.11 = add i32 %a, -2                ; <i32> [#uses=1]
424         %tmp.9 = call i32 @t4( i32 %tmp.11 )            ; <i32> [#uses=1]
425         br label %return
426
427 return:         ; preds = %then.1, %else.0, %then.0
428         %result.0 = phi i32 [ 0, %else.0 ], [ %tmp.3, %then.0 ],
429                             [ %tmp.9, %then.1 ]
430         ret i32 %result.0
431 }
432
433 //===---------------------------------------------------------------------===//
434
435 Tail recursion elimination should handle:
436
437 int pow2m1(int n) {
438  if (n == 0)
439    return 0;
440  return 2 * pow2m1 (n - 1) + 1;
441 }
442
443 Also, multiplies can be turned into SHL's, so they should be handled as if
444 they were associative.  "return foo() << 1" can be tail recursion eliminated.
445
446 //===---------------------------------------------------------------------===//
447
448 Argument promotion should promote arguments for recursive functions, like 
449 this:
450
451 ; RUN: llvm-as < %s | opt -argpromotion | llvm-dis | grep x.val
452
453 define internal i32 @foo(i32* %x) {
454 entry:
455         %tmp = load i32* %x             ; <i32> [#uses=0]
456         %tmp.foo = call i32 @foo( i32* %x )             ; <i32> [#uses=1]
457         ret i32 %tmp.foo
458 }
459
460 define i32 @bar(i32* %x) {
461 entry:
462         %tmp3 = call i32 @foo( i32* %x )                ; <i32> [#uses=1]
463         ret i32 %tmp3
464 }
465
466 //===---------------------------------------------------------------------===//
467
468 We should investigate an instruction sinking pass.  Consider this silly
469 example in pic mode:
470
471 #include <assert.h>
472 void foo(int x) {
473   assert(x);
474   //...
475 }
476
477 we compile this to:
478 _foo:
479         subl    $28, %esp
480         call    "L1$pb"
481 "L1$pb":
482         popl    %eax
483         cmpl    $0, 32(%esp)
484         je      LBB1_2  # cond_true
485 LBB1_1: # return
486         # ...
487         addl    $28, %esp
488         ret
489 LBB1_2: # cond_true
490 ...
491
492 The PIC base computation (call+popl) is only used on one path through the 
493 code, but is currently always computed in the entry block.  It would be 
494 better to sink the picbase computation down into the block for the 
495 assertion, as it is the only one that uses it.  This happens for a lot of 
496 code with early outs.
497
498 Another example is loads of arguments, which are usually emitted into the 
499 entry block on targets like x86.  If not used in all paths through a 
500 function, they should be sunk into the ones that do.
501
502 In this case, whole-function-isel would also handle this.
503
504 //===---------------------------------------------------------------------===//
505
506 Investigate lowering of sparse switch statements into perfect hash tables:
507 http://burtleburtle.net/bob/hash/perfect.html
508
509 //===---------------------------------------------------------------------===//
510
511 We should turn things like "load+fabs+store" and "load+fneg+store" into the
512 corresponding integer operations.  On a yonah, this loop:
513
514 double a[256];
515 void foo() {
516   int i, b;
517   for (b = 0; b < 10000000; b++)
518   for (i = 0; i < 256; i++)
519     a[i] = -a[i];
520 }
521
522 is twice as slow as this loop:
523
524 long long a[256];
525 void foo() {
526   int i, b;
527   for (b = 0; b < 10000000; b++)
528   for (i = 0; i < 256; i++)
529     a[i] ^= (1ULL << 63);
530 }
531
532 and I suspect other processors are similar.  On X86 in particular this is a
533 big win because doing this with integers allows the use of read/modify/write
534 instructions.
535
536 //===---------------------------------------------------------------------===//
537
538 DAG Combiner should try to combine small loads into larger loads when 
539 profitable.  For example, we compile this C++ example:
540
541 struct THotKey { short Key; bool Control; bool Shift; bool Alt; };
542 extern THotKey m_HotKey;
543 THotKey GetHotKey () { return m_HotKey; }
544
545 into (-m64 -O3 -fno-exceptions -static -fomit-frame-pointer):
546
547 __Z9GetHotKeyv:                         ## @_Z9GetHotKeyv
548         movq    _m_HotKey@GOTPCREL(%rip), %rax
549         movzwl  (%rax), %ecx
550         movzbl  2(%rax), %edx
551         shlq    $16, %rdx
552         orq     %rcx, %rdx
553         movzbl  3(%rax), %ecx
554         shlq    $24, %rcx
555         orq     %rdx, %rcx
556         movzbl  4(%rax), %eax
557         shlq    $32, %rax
558         orq     %rcx, %rax
559         ret
560
561 //===---------------------------------------------------------------------===//
562
563 We should add an FRINT node to the DAG to model targets that have legal
564 implementations of ceil/floor/rint.
565
566 //===---------------------------------------------------------------------===//
567
568 Consider:
569
570 int test() {
571   long long input[8] = {1,0,1,0,1,0,1,0};
572   foo(input);
573 }
574
575 Clang compiles this into:
576
577   call void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* %tmp, i8 0, i64 64, i32 16, i1 false)
578   %0 = getelementptr [8 x i64]* %input, i64 0, i64 0
579   store i64 1, i64* %0, align 16
580   %1 = getelementptr [8 x i64]* %input, i64 0, i64 2
581   store i64 1, i64* %1, align 16
582   %2 = getelementptr [8 x i64]* %input, i64 0, i64 4
583   store i64 1, i64* %2, align 16
584   %3 = getelementptr [8 x i64]* %input, i64 0, i64 6
585   store i64 1, i64* %3, align 16
586
587 Which gets codegen'd into:
588
589         pxor    %xmm0, %xmm0
590         movaps  %xmm0, -16(%rbp)
591         movaps  %xmm0, -32(%rbp)
592         movaps  %xmm0, -48(%rbp)
593         movaps  %xmm0, -64(%rbp)
594         movq    $1, -64(%rbp)
595         movq    $1, -48(%rbp)
596         movq    $1, -32(%rbp)
597         movq    $1, -16(%rbp)
598
599 It would be better to have 4 movq's of 0 instead of the movaps's.
600
601 //===---------------------------------------------------------------------===//
602
603 http://llvm.org/PR717:
604
605 The following code should compile into "ret int undef". Instead, LLVM
606 produces "ret int 0":
607
608 int f() {
609   int x = 4;
610   int y;
611   if (x == 3) y = 0;
612   return y;
613 }
614
615 //===---------------------------------------------------------------------===//
616
617 The loop unroller should partially unroll loops (instead of peeling them)
618 when code growth isn't too bad and when an unroll count allows simplification
619 of some code within the loop.  One trivial example is:
620
621 #include <stdio.h>
622 int main() {
623     int nRet = 17;
624     int nLoop;
625     for ( nLoop = 0; nLoop < 1000; nLoop++ ) {
626         if ( nLoop & 1 )
627             nRet += 2;
628         else
629             nRet -= 1;
630     }
631     return nRet;
632 }
633
634 Unrolling by 2 would eliminate the '&1' in both copies, leading to a net
635 reduction in code size.  The resultant code would then also be suitable for
636 exit value computation.
637
638 //===---------------------------------------------------------------------===//
639
640 We miss a bunch of rotate opportunities on various targets, including ppc, x86,
641 etc.  On X86, we miss a bunch of 'rotate by variable' cases because the rotate
642 matching code in dag combine doesn't look through truncates aggressively 
643 enough.  Here are some testcases reduces from GCC PR17886:
644
645 unsigned long long f5(unsigned long long x, unsigned long long y) {
646   return (x << 8) | ((y >> 48) & 0xffull);
647 }
648 unsigned long long f6(unsigned long long x, unsigned long long y, int z) {
649   switch(z) {
650   case 1:
651     return (x << 8) | ((y >> 48) & 0xffull);
652   case 2:
653     return (x << 16) | ((y >> 40) & 0xffffull);
654   case 3:
655     return (x << 24) | ((y >> 32) & 0xffffffull);
656   case 4:
657     return (x << 32) | ((y >> 24) & 0xffffffffull);
658   default:
659     return (x << 40) | ((y >> 16) & 0xffffffffffull);
660   }
661 }
662
663 //===---------------------------------------------------------------------===//
664
665 This (and similar related idioms):
666
667 unsigned int foo(unsigned char i) {
668   return i | (i<<8) | (i<<16) | (i<<24);
669
670
671 compiles into:
672
673 define i32 @foo(i8 zeroext %i) nounwind readnone ssp noredzone {
674 entry:
675   %conv = zext i8 %i to i32
676   %shl = shl i32 %conv, 8
677   %shl5 = shl i32 %conv, 16
678   %shl9 = shl i32 %conv, 24
679   %or = or i32 %shl9, %conv
680   %or6 = or i32 %or, %shl5
681   %or10 = or i32 %or6, %shl
682   ret i32 %or10
683 }
684
685 it would be better as:
686
687 unsigned int bar(unsigned char i) {
688   unsigned int j=i | (i << 8); 
689   return j | (j<<16);
690 }
691
692 aka:
693
694 define i32 @bar(i8 zeroext %i) nounwind readnone ssp noredzone {
695 entry:
696   %conv = zext i8 %i to i32
697   %shl = shl i32 %conv, 8
698   %or = or i32 %shl, %conv
699   %shl5 = shl i32 %or, 16
700   %or6 = or i32 %shl5, %or
701   ret i32 %or6
702 }
703
704 or even i*0x01010101, depending on the speed of the multiplier.  The best way to
705 handle this is to canonicalize it to a multiply in IR and have codegen handle
706 lowering multiplies to shifts on cpus where shifts are faster.
707
708 //===---------------------------------------------------------------------===//
709
710 We do a number of simplifications in simplify libcalls to strength reduce
711 standard library functions, but we don't currently merge them together.  For
712 example, it is useful to merge memcpy(a,b,strlen(b)) -> strcpy.  This can only
713 be done safely if "b" isn't modified between the strlen and memcpy of course.
714
715 //===---------------------------------------------------------------------===//
716
717 We compile this program: (from GCC PR11680)
718 http://gcc.gnu.org/bugzilla/attachment.cgi?id=4487
719
720 Into code that runs the same speed in fast/slow modes, but both modes run 2x
721 slower than when compile with GCC (either 4.0 or 4.2):
722
723 $ llvm-g++ perf.cpp -O3 -fno-exceptions
724 $ time ./a.out fast
725 1.821u 0.003s 0:01.82 100.0%    0+0k 0+0io 0pf+0w
726
727 $ g++ perf.cpp -O3 -fno-exceptions
728 $ time ./a.out fast
729 0.821u 0.001s 0:00.82 100.0%    0+0k 0+0io 0pf+0w
730
731 It looks like we are making the same inlining decisions, so this may be raw
732 codegen badness or something else (haven't investigated).
733
734 //===---------------------------------------------------------------------===//
735
736 We miss some instcombines for stuff like this:
737 void bar (void);
738 void foo (unsigned int a) {
739   /* This one is equivalent to a >= (3 << 2).  */
740   if ((a >> 2) >= 3)
741     bar ();
742 }
743
744 A few other related ones are in GCC PR14753.
745
746 //===---------------------------------------------------------------------===//
747
748 Divisibility by constant can be simplified (according to GCC PR12849) from
749 being a mulhi to being a mul lo (cheaper).  Testcase:
750
751 void bar(unsigned n) {
752   if (n % 3 == 0)
753     true();
754 }
755
756 This is equivalent to the following, where 2863311531 is the multiplicative
757 inverse of 3, and 1431655766 is ((2^32)-1)/3+1:
758 void bar(unsigned n) {
759   if (n * 2863311531U < 1431655766U)
760     true();
761 }
762
763 The same transformation can work with an even modulo with the addition of a
764 rotate: rotate the result of the multiply to the right by the number of bits
765 which need to be zero for the condition to be true, and shrink the compare RHS
766 by the same amount.  Unless the target supports rotates, though, that
767 transformation probably isn't worthwhile.
768
769 The transformation can also easily be made to work with non-zero equality
770 comparisons: just transform, for example, "n % 3 == 1" to "(n-1) % 3 == 0".
771
772 //===---------------------------------------------------------------------===//
773
774 Better mod/ref analysis for scanf would allow us to eliminate the vtable and a
775 bunch of other stuff from this example (see PR1604): 
776
777 #include <cstdio>
778 struct test {
779     int val;
780     virtual ~test() {}
781 };
782
783 int main() {
784     test t;
785     std::scanf("%d", &t.val);
786     std::printf("%d\n", t.val);
787 }
788
789 //===---------------------------------------------------------------------===//
790
791 These functions perform the same computation, but produce different assembly.
792
793 define i8 @select(i8 %x) readnone nounwind {
794   %A = icmp ult i8 %x, 250
795   %B = select i1 %A, i8 0, i8 1
796   ret i8 %B 
797 }
798
799 define i8 @addshr(i8 %x) readnone nounwind {
800   %A = zext i8 %x to i9
801   %B = add i9 %A, 6       ;; 256 - 250 == 6
802   %C = lshr i9 %B, 8
803   %D = trunc i9 %C to i8
804   ret i8 %D
805 }
806
807 //===---------------------------------------------------------------------===//
808
809 From gcc bug 24696:
810 int
811 f (unsigned long a, unsigned long b, unsigned long c)
812 {
813   return ((a & (c - 1)) != 0) || ((b & (c - 1)) != 0);
814 }
815 int
816 f (unsigned long a, unsigned long b, unsigned long c)
817 {
818   return ((a & (c - 1)) != 0) | ((b & (c - 1)) != 0);
819 }
820 Both should combine to ((a|b) & (c-1)) != 0.  Currently not optimized with
821 "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
822
823 //===---------------------------------------------------------------------===//
824
825 From GCC Bug 20192:
826 #define PMD_MASK    (~((1UL << 23) - 1))
827 void clear_pmd_range(unsigned long start, unsigned long end)
828 {
829    if (!(start & ~PMD_MASK) && !(end & ~PMD_MASK))
830        f();
831 }
832 The expression should optimize to something like
833 "!((start|end)&~PMD_MASK). Currently not optimized with "clang
834 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
835
836 //===---------------------------------------------------------------------===//
837
838 unsigned int f(unsigned int i, unsigned int n) {++i; if (i == n) ++i; return
839 i;}
840 unsigned int f2(unsigned int i, unsigned int n) {++i; i += i == n; return i;}
841 These should combine to the same thing.  Currently, the first function
842 produces better code on X86.
843
844 //===---------------------------------------------------------------------===//
845
846 From GCC Bug 15784:
847 #define abs(x) x>0?x:-x
848 int f(int x, int y)
849 {
850  return (abs(x)) >= 0;
851 }
852 This should optimize to x == INT_MIN. (With -fwrapv.)  Currently not
853 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
854
855 //===---------------------------------------------------------------------===//
856
857 From GCC Bug 14753:
858 void
859 rotate_cst (unsigned int a)
860 {
861  a = (a << 10) | (a >> 22);
862  if (a == 123)
863    bar ();
864 }
865 void
866 minus_cst (unsigned int a)
867 {
868  unsigned int tem;
869
870  tem = 20 - a;
871  if (tem == 5)
872    bar ();
873 }
874 void
875 mask_gt (unsigned int a)
876 {
877  /* This is equivalent to a > 15.  */
878  if ((a & ~7) > 8)
879    bar ();
880 }
881 void
882 rshift_gt (unsigned int a)
883 {
884  /* This is equivalent to a > 23.  */
885  if ((a >> 2) > 5)
886    bar ();
887 }
888 All should simplify to a single comparison.  All of these are
889 currently not optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt
890 -std-compile-opts".
891
892 //===---------------------------------------------------------------------===//
893
894 From GCC Bug 32605:
895 int c(int* x) {return (char*)x+2 == (char*)x;}
896 Should combine to 0.  Currently not optimized with "clang
897 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts" (although llc can optimize it).
898
899 //===---------------------------------------------------------------------===//
900
901 int a(unsigned b) {return ((b << 31) | (b << 30)) >> 31;}
902 Should be combined to  "((b >> 1) | b) & 1".  Currently not optimized
903 with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
904
905 //===---------------------------------------------------------------------===//
906
907 unsigned a(unsigned x, unsigned y) { return x | (y & 1) | (y & 2);}
908 Should combine to "x | (y & 3)".  Currently not optimized with "clang
909 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
910
911 //===---------------------------------------------------------------------===//
912
913 int a(int a, int b, int c) {return (~a & c) | ((c|a) & b);}
914 Should fold to "(~a & c) | (a & b)".  Currently not optimized with
915 "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
916
917 //===---------------------------------------------------------------------===//
918
919 int a(int a,int b) {return (~(a|b))|a;}
920 Should fold to "a|~b".  Currently not optimized with "clang
921 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
922
923 //===---------------------------------------------------------------------===//
924
925 int a(int a, int b) {return (a&&b) || (a&&!b);}
926 Should fold to "a".  Currently not optimized with "clang -emit-llvm-bc
927 | opt -std-compile-opts".
928
929 //===---------------------------------------------------------------------===//
930
931 int a(int a, int b, int c) {return (a&&b) || (!a&&c);}
932 Should fold to "a ? b : c", or at least something sane.  Currently not
933 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
934
935 //===---------------------------------------------------------------------===//
936
937 int a(int a, int b, int c) {return (a&&b) || (a&&c) || (a&&b&&c);}
938 Should fold to a && (b || c).  Currently not optimized with "clang
939 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
940
941 //===---------------------------------------------------------------------===//
942
943 int a(int x) {return x | ((x & 8) ^ 8);}
944 Should combine to x | 8.  Currently not optimized with "clang
945 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
946
947 //===---------------------------------------------------------------------===//
948
949 int a(int x) {return x ^ ((x & 8) ^ 8);}
950 Should also combine to x | 8.  Currently not optimized with "clang
951 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
952
953 //===---------------------------------------------------------------------===//
954
955 int a(int x) {return ((x | -9) ^ 8) & x;}
956 Should combine to x & -9.  Currently not optimized with "clang
957 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
958
959 //===---------------------------------------------------------------------===//
960
961 unsigned a(unsigned a) {return a * 0x11111111 >> 28 & 1;}
962 Should combine to "a * 0x88888888 >> 31".  Currently not optimized
963 with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
964
965 //===---------------------------------------------------------------------===//
966
967 unsigned a(char* x) {if ((*x & 32) == 0) return b();}
968 There's an unnecessary zext in the generated code with "clang
969 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
970
971 //===---------------------------------------------------------------------===//
972
973 unsigned a(unsigned long long x) {return 40 * (x >> 1);}
974 Should combine to "20 * (((unsigned)x) & -2)".  Currently not
975 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
976
977 //===---------------------------------------------------------------------===//
978
979 This was noticed in the entryblock for grokdeclarator in 403.gcc:
980
981         %tmp = icmp eq i32 %decl_context, 4          
982         %decl_context_addr.0 = select i1 %tmp, i32 3, i32 %decl_context 
983         %tmp1 = icmp eq i32 %decl_context_addr.0, 1 
984         %decl_context_addr.1 = select i1 %tmp1, i32 0, i32 %decl_context_addr.0
985
986 tmp1 should be simplified to something like:
987   (!tmp || decl_context == 1)
988
989 This allows recursive simplifications, tmp1 is used all over the place in
990 the function, e.g. by:
991
992         %tmp23 = icmp eq i32 %decl_context_addr.1, 0            ; <i1> [#uses=1]
993         %tmp24 = xor i1 %tmp1, true             ; <i1> [#uses=1]
994         %or.cond8 = and i1 %tmp23, %tmp24               ; <i1> [#uses=1]
995
996 later.
997
998 //===---------------------------------------------------------------------===//
999
1000 [STORE SINKING]
1001
1002 Store sinking: This code:
1003
1004 void f (int n, int *cond, int *res) {
1005     int i;
1006     *res = 0;
1007     for (i = 0; i < n; i++)
1008         if (*cond)
1009             *res ^= 234; /* (*) */
1010 }
1011
1012 On this function GVN hoists the fully redundant value of *res, but nothing
1013 moves the store out.  This gives us this code:
1014
1015 bb:             ; preds = %bb2, %entry
1016         %.rle = phi i32 [ 0, %entry ], [ %.rle6, %bb2 ] 
1017         %i.05 = phi i32 [ 0, %entry ], [ %indvar.next, %bb2 ]
1018         %1 = load i32* %cond, align 4
1019         %2 = icmp eq i32 %1, 0
1020         br i1 %2, label %bb2, label %bb1
1021
1022 bb1:            ; preds = %bb
1023         %3 = xor i32 %.rle, 234 
1024         store i32 %3, i32* %res, align 4
1025         br label %bb2
1026
1027 bb2:            ; preds = %bb, %bb1
1028         %.rle6 = phi i32 [ %3, %bb1 ], [ %.rle, %bb ]   
1029         %indvar.next = add i32 %i.05, 1 
1030         %exitcond = icmp eq i32 %indvar.next, %n
1031         br i1 %exitcond, label %return, label %bb
1032
1033 DSE should sink partially dead stores to get the store out of the loop.
1034
1035 Here's another partial dead case:
1036 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=12395
1037
1038 //===---------------------------------------------------------------------===//
1039
1040 Scalar PRE hoists the mul in the common block up to the else:
1041
1042 int test (int a, int b, int c, int g) {
1043   int d, e;
1044   if (a)
1045     d = b * c;
1046   else
1047     d = b - c;
1048   e = b * c + g;
1049   return d + e;
1050 }
1051
1052 It would be better to do the mul once to reduce codesize above the if.
1053 This is GCC PR38204.
1054
1055
1056 //===---------------------------------------------------------------------===//
1057 This simple function from 179.art:
1058
1059 int winner, numf2s;
1060 struct { double y; int   reset; } *Y;
1061
1062 void find_match() {
1063    int i;
1064    winner = 0;
1065    for (i=0;i<numf2s;i++)
1066        if (Y[i].y > Y[winner].y)
1067               winner =i;
1068 }
1069
1070 Compiles into (with clang TBAA):
1071
1072 for.body:                                         ; preds = %for.inc, %bb.nph
1073   %indvar = phi i64 [ 0, %bb.nph ], [ %indvar.next, %for.inc ]
1074   %i.01718 = phi i32 [ 0, %bb.nph ], [ %i.01719, %for.inc ]
1075   %tmp4 = getelementptr inbounds %struct.anon* %tmp3, i64 %indvar, i32 0
1076   %tmp5 = load double* %tmp4, align 8, !tbaa !4
1077   %idxprom7 = sext i32 %i.01718 to i64
1078   %tmp10 = getelementptr inbounds %struct.anon* %tmp3, i64 %idxprom7, i32 0
1079   %tmp11 = load double* %tmp10, align 8, !tbaa !4
1080   %cmp12 = fcmp ogt double %tmp5, %tmp11
1081   br i1 %cmp12, label %if.then, label %for.inc
1082
1083 if.then:                                          ; preds = %for.body
1084   %i.017 = trunc i64 %indvar to i32
1085   br label %for.inc
1086
1087 for.inc:                                          ; preds = %for.body, %if.then
1088   %i.01719 = phi i32 [ %i.01718, %for.body ], [ %i.017, %if.then ]
1089   %indvar.next = add i64 %indvar, 1
1090   %exitcond = icmp eq i64 %indvar.next, %tmp22
1091   br i1 %exitcond, label %for.cond.for.end_crit_edge, label %for.body
1092
1093
1094 It is good that we hoisted the reloads of numf2's, and Y out of the loop and
1095 sunk the store to winner out.
1096
1097 However, this is awful on several levels: the conditional truncate in the loop
1098 (-indvars at fault? why can't we completely promote the IV to i64?).
1099
1100 Beyond that, we have a partially redundant load in the loop: if "winner" (aka 
1101 %i.01718) isn't updated, we reload Y[winner].y the next time through the loop.
1102 Similarly, the addressing that feeds it (including the sext) is redundant. In
1103 the end we get this generated assembly:
1104
1105 LBB0_2:                                 ## %for.body
1106                                         ## =>This Inner Loop Header: Depth=1
1107         movsd   (%rdi), %xmm0
1108         movslq  %edx, %r8
1109         shlq    $4, %r8
1110         ucomisd (%rcx,%r8), %xmm0
1111         jbe     LBB0_4
1112         movl    %esi, %edx
1113 LBB0_4:                                 ## %for.inc
1114         addq    $16, %rdi
1115         incq    %rsi
1116         cmpq    %rsi, %rax
1117         jne     LBB0_2
1118
1119 All things considered this isn't too bad, but we shouldn't need the movslq or
1120 the shlq instruction, or the load folded into ucomisd every time through the
1121 loop.
1122
1123 On an x86-specific topic, if the loop can't be restructure, the movl should be a
1124 cmov.
1125
1126 //===---------------------------------------------------------------------===//
1127
1128 [STORE SINKING]
1129
1130 GCC PR37810 is an interesting case where we should sink load/store reload
1131 into the if block and outside the loop, so we don't reload/store it on the
1132 non-call path.
1133
1134 for () {
1135   *P += 1;
1136   if ()
1137     call();
1138   else
1139     ...
1140 ->
1141 tmp = *P
1142 for () {
1143   tmp += 1;
1144   if () {
1145     *P = tmp;
1146     call();
1147     tmp = *P;
1148   } else ...
1149 }
1150 *P = tmp;
1151
1152 We now hoist the reload after the call (Transforms/GVN/lpre-call-wrap.ll), but
1153 we don't sink the store.  We need partially dead store sinking.
1154
1155 //===---------------------------------------------------------------------===//
1156
1157 [LOAD PRE CRIT EDGE SPLITTING]
1158
1159 GCC PR37166: Sinking of loads prevents SROA'ing the "g" struct on the stack
1160 leading to excess stack traffic. This could be handled by GVN with some crazy
1161 symbolic phi translation.  The code we get looks like (g is on the stack):
1162
1163 bb2:            ; preds = %bb1
1164 ..
1165         %9 = getelementptr %struct.f* %g, i32 0, i32 0          
1166         store i32 %8, i32* %9, align  bel %bb3
1167
1168 bb3:            ; preds = %bb1, %bb2, %bb
1169         %c_addr.0 = phi %struct.f* [ %g, %bb2 ], [ %c, %bb ], [ %c, %bb1 ]
1170         %b_addr.0 = phi %struct.f* [ %b, %bb2 ], [ %g, %bb ], [ %b, %bb1 ]
1171         %10 = getelementptr %struct.f* %c_addr.0, i32 0, i32 0
1172         %11 = load i32* %10, align 4
1173
1174 %11 is partially redundant, an in BB2 it should have the value %8.
1175
1176 GCC PR33344 and PR35287 are similar cases.
1177
1178
1179 //===---------------------------------------------------------------------===//
1180
1181 [LOAD PRE]
1182
1183 There are many load PRE testcases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/loadpre* in the
1184 GCC testsuite, ones we don't get yet are (checked through loadpre25):
1185
1186 [CRIT EDGE BREAKING]
1187 loadpre3.c predcom-4.c
1188
1189 [PRE OF READONLY CALL]
1190 loadpre5.c
1191
1192 [TURN SELECT INTO BRANCH]
1193 loadpre14.c loadpre15.c 
1194
1195 actually a conditional increment: loadpre18.c loadpre19.c
1196
1197 //===---------------------------------------------------------------------===//
1198
1199 [LOAD PRE / STORE SINKING / SPEC HACK]
1200
1201 This is a chunk of code from 456.hmmer:
1202
1203 int f(int M, int *mc, int *mpp, int *tpmm, int *ip, int *tpim, int *dpp,
1204      int *tpdm, int xmb, int *bp, int *ms) {
1205  int k, sc;
1206  for (k = 1; k <= M; k++) {
1207      mc[k] = mpp[k-1]   + tpmm[k-1];
1208      if ((sc = ip[k-1]  + tpim[k-1]) > mc[k])  mc[k] = sc;
1209      if ((sc = dpp[k-1] + tpdm[k-1]) > mc[k])  mc[k] = sc;
1210      if ((sc = xmb  + bp[k])         > mc[k])  mc[k] = sc;
1211      mc[k] += ms[k];
1212    }
1213 }
1214
1215 It is very profitable for this benchmark to turn the conditional stores to mc[k]
1216 into a conditional move (select instr in IR) and allow the final store to do the
1217 store.  See GCC PR27313 for more details.  Note that this is valid to xform even
1218 with the new C++ memory model, since mc[k] is previously loaded and later
1219 stored.
1220
1221 //===---------------------------------------------------------------------===//
1222
1223 [SCALAR PRE]
1224 There are many PRE testcases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/ssa-pre-*.c in the
1225 GCC testsuite.
1226
1227 //===---------------------------------------------------------------------===//
1228
1229 There are some interesting cases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/pred-comm* in the
1230 GCC testsuite.  For example, we get the first example in predcom-1.c, but 
1231 miss the second one:
1232
1233 unsigned fib[1000];
1234 unsigned avg[1000];
1235
1236 __attribute__ ((noinline))
1237 void count_averages(int n) {
1238   int i;
1239   for (i = 1; i < n; i++)
1240     avg[i] = (((unsigned long) fib[i - 1] + fib[i] + fib[i + 1]) / 3) & 0xffff;
1241 }
1242
1243 which compiles into two loads instead of one in the loop.
1244
1245 predcom-2.c is the same as predcom-1.c
1246
1247 predcom-3.c is very similar but needs loads feeding each other instead of
1248 store->load.
1249
1250
1251 //===---------------------------------------------------------------------===//
1252
1253 [ALIAS ANALYSIS]
1254
1255 Type based alias analysis:
1256 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=14705
1257
1258 We should do better analysis of posix_memalign.  At the least it should
1259 no-capture its pointer argument, at best, we should know that the out-value
1260 result doesn't point to anything (like malloc).  One example of this is in
1261 SingleSource/Benchmarks/Misc/dt.c
1262
1263 //===---------------------------------------------------------------------===//
1264
1265 A/B get pinned to the stack because we turn an if/then into a select instead
1266 of PRE'ing the load/store.  This may be fixable in instcombine:
1267 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=37892
1268
1269 struct X { int i; };
1270 int foo (int x) {
1271   struct X a;
1272   struct X b;
1273   struct X *p;
1274   a.i = 1;
1275   b.i = 2;
1276   if (x)
1277     p = &a;
1278   else
1279     p = &b;
1280   return p->i;
1281 }
1282
1283 //===---------------------------------------------------------------------===//
1284
1285 Interesting missed case because of control flow flattening (should be 2 loads):
1286 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=26629
1287 With: llvm-gcc t2.c -S -o - -O0 -emit-llvm | llvm-as | 
1288              opt -mem2reg -gvn -instcombine | llvm-dis
1289 we miss it because we need 1) CRIT EDGE 2) MULTIPLE DIFFERENT
1290 VALS PRODUCED BY ONE BLOCK OVER DIFFERENT PATHS
1291
1292 //===---------------------------------------------------------------------===//
1293
1294 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=19633
1295 We could eliminate the branch condition here, loading from null is undefined:
1296
1297 struct S { int w, x, y, z; };
1298 struct T { int r; struct S s; };
1299 void bar (struct S, int);
1300 void foo (int a, struct T b)
1301 {
1302   struct S *c = 0;
1303   if (a)
1304     c = &b.s;
1305   bar (*c, a);
1306 }
1307
1308 //===---------------------------------------------------------------------===//
1309
1310 simplifylibcalls should do several optimizations for strspn/strcspn:
1311
1312 strcspn(x, "a") -> inlined loop for up to 3 letters (similarly for strspn):
1313
1314 size_t __strcspn_c3 (__const char *__s, int __reject1, int __reject2,
1315                      int __reject3) {
1316   register size_t __result = 0;
1317   while (__s[__result] != '\0' && __s[__result] != __reject1 &&
1318          __s[__result] != __reject2 && __s[__result] != __reject3)
1319     ++__result;
1320   return __result;
1321 }
1322
1323 This should turn into a switch on the character.  See PR3253 for some notes on
1324 codegen.
1325
1326 456.hmmer apparently uses strcspn and strspn a lot.  471.omnetpp uses strspn.
1327
1328 //===---------------------------------------------------------------------===//
1329
1330 "gas" uses this idiom:
1331   else if (strchr ("+-/*%|&^:[]()~", *intel_parser.op_string))
1332 ..
1333   else if (strchr ("<>", *intel_parser.op_string)
1334
1335 Those should be turned into a switch.
1336
1337 //===---------------------------------------------------------------------===//
1338
1339 252.eon contains this interesting code:
1340
1341         %3072 = getelementptr [100 x i8]* %tempString, i32 0, i32 0
1342         %3073 = call i8* @strcpy(i8* %3072, i8* %3071) nounwind
1343         %strlen = call i32 @strlen(i8* %3072)    ; uses = 1
1344         %endptr = getelementptr [100 x i8]* %tempString, i32 0, i32 %strlen
1345         call void @llvm.memcpy.i32(i8* %endptr, 
1346           i8* getelementptr ([5 x i8]* @"\01LC42", i32 0, i32 0), i32 5, i32 1)
1347         %3074 = call i32 @strlen(i8* %endptr) nounwind readonly 
1348         
1349 This is interesting for a couple reasons.  First, in this:
1350
1351 The memcpy+strlen strlen can be replaced with:
1352
1353         %3074 = call i32 @strlen([5 x i8]* @"\01LC42") nounwind readonly 
1354
1355 Because the destination was just copied into the specified memory buffer.  This,
1356 in turn, can be constant folded to "4".
1357
1358 In other code, it contains:
1359
1360         %endptr6978 = bitcast i8* %endptr69 to i32*            
1361         store i32 7107374, i32* %endptr6978, align 1
1362         %3167 = call i32 @strlen(i8* %endptr69) nounwind readonly    
1363
1364 Which could also be constant folded.  Whatever is producing this should probably
1365 be fixed to leave this as a memcpy from a string.
1366
1367 Further, eon also has an interesting partially redundant strlen call:
1368
1369 bb8:            ; preds = %_ZN18eonImageCalculatorC1Ev.exit
1370         %682 = getelementptr i8** %argv, i32 6          ; <i8**> [#uses=2]
1371         %683 = load i8** %682, align 4          ; <i8*> [#uses=4]
1372         %684 = load i8* %683, align 1           ; <i8> [#uses=1]
1373         %685 = icmp eq i8 %684, 0               ; <i1> [#uses=1]
1374         br i1 %685, label %bb10, label %bb9
1375
1376 bb9:            ; preds = %bb8
1377         %686 = call i32 @strlen(i8* %683) nounwind readonly          
1378         %687 = icmp ugt i32 %686, 254           ; <i1> [#uses=1]
1379         br i1 %687, label %bb10, label %bb11
1380
1381 bb10:           ; preds = %bb9, %bb8
1382         %688 = call i32 @strlen(i8* %683) nounwind readonly          
1383
1384 This could be eliminated by doing the strlen once in bb8, saving code size and
1385 improving perf on the bb8->9->10 path.
1386
1387 //===---------------------------------------------------------------------===//
1388
1389 I see an interesting fully redundant call to strlen left in 186.crafty:InputMove
1390 which looks like:
1391        %movetext11 = getelementptr [128 x i8]* %movetext, i32 0, i32 0 
1392  
1393
1394 bb62:           ; preds = %bb55, %bb53
1395         %promote.0 = phi i32 [ %169, %bb55 ], [ 0, %bb53 ]             
1396         %171 = call i32 @strlen(i8* %movetext11) nounwind readonly align 1
1397         %172 = add i32 %171, -1         ; <i32> [#uses=1]
1398         %173 = getelementptr [128 x i8]* %movetext, i32 0, i32 %172       
1399
1400 ...  no stores ...
1401        br i1 %or.cond, label %bb65, label %bb72
1402
1403 bb65:           ; preds = %bb62
1404         store i8 0, i8* %173, align 1
1405         br label %bb72
1406
1407 bb72:           ; preds = %bb65, %bb62
1408         %trank.1 = phi i32 [ %176, %bb65 ], [ -1, %bb62 ]            
1409         %177 = call i32 @strlen(i8* %movetext11) nounwind readonly align 1
1410
1411 Note that on the bb62->bb72 path, that the %177 strlen call is partially
1412 redundant with the %171 call.  At worst, we could shove the %177 strlen call
1413 up into the bb65 block moving it out of the bb62->bb72 path.   However, note
1414 that bb65 stores to the string, zeroing out the last byte.  This means that on
1415 that path the value of %177 is actually just %171-1.  A sub is cheaper than a
1416 strlen!
1417
1418 This pattern repeats several times, basically doing:
1419
1420   A = strlen(P);
1421   P[A-1] = 0;
1422   B = strlen(P);
1423   where it is "obvious" that B = A-1.
1424
1425 //===---------------------------------------------------------------------===//
1426
1427 186.crafty has this interesting pattern with the "out.4543" variable:
1428
1429 call void @llvm.memcpy.i32(
1430         i8* getelementptr ([10 x i8]* @out.4543, i32 0, i32 0),
1431        i8* getelementptr ([7 x i8]* @"\01LC28700", i32 0, i32 0), i32 7, i32 1) 
1432 %101 = call@printf(i8* ...   @out.4543, i32 0, i32 0)) nounwind 
1433
1434 It is basically doing:
1435
1436   memcpy(globalarray, "string");
1437   printf(...,  globalarray);
1438   
1439 Anyway, by knowing that printf just reads the memory and forward substituting
1440 the string directly into the printf, this eliminates reads from globalarray.
1441 Since this pattern occurs frequently in crafty (due to the "DisplayTime" and
1442 other similar functions) there are many stores to "out".  Once all the printfs
1443 stop using "out", all that is left is the memcpy's into it.  This should allow
1444 globalopt to remove the "stored only" global.
1445
1446 //===---------------------------------------------------------------------===//
1447
1448 This code:
1449
1450 define inreg i32 @foo(i8* inreg %p) nounwind {
1451   %tmp0 = load i8* %p
1452   %tmp1 = ashr i8 %tmp0, 5
1453   %tmp2 = sext i8 %tmp1 to i32
1454   ret i32 %tmp2
1455 }
1456
1457 could be dagcombine'd to a sign-extending load with a shift.
1458 For example, on x86 this currently gets this:
1459
1460         movb    (%eax), %al
1461         sarb    $5, %al
1462         movsbl  %al, %eax
1463
1464 while it could get this:
1465
1466         movsbl  (%eax), %eax
1467         sarl    $5, %eax
1468
1469 //===---------------------------------------------------------------------===//
1470
1471 GCC PR31029:
1472
1473 int test(int x) { return 1-x == x; }     // --> return false
1474 int test2(int x) { return 2-x == x; }    // --> return x == 1 ?
1475
1476 Always foldable for odd constants, what is the rule for even?
1477
1478 //===---------------------------------------------------------------------===//
1479
1480 PR 3381: GEP to field of size 0 inside a struct could be turned into GEP
1481 for next field in struct (which is at same address).
1482
1483 For example: store of float into { {{}}, float } could be turned into a store to
1484 the float directly.
1485
1486 //===---------------------------------------------------------------------===//
1487
1488 The arg promotion pass should make use of nocapture to make its alias analysis
1489 stuff much more precise.
1490
1491 //===---------------------------------------------------------------------===//
1492
1493 The following functions should be optimized to use a select instead of a
1494 branch (from gcc PR40072):
1495
1496 char char_int(int m) {if(m>7) return 0; return m;}
1497 int int_char(char m) {if(m>7) return 0; return m;}
1498
1499 //===---------------------------------------------------------------------===//
1500
1501 int func(int a, int b) { if (a & 0x80) b |= 0x80; else b &= ~0x80; return b; }
1502
1503 Generates this:
1504
1505 define i32 @func(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone ssp {
1506 entry:
1507   %0 = and i32 %a, 128                            ; <i32> [#uses=1]
1508   %1 = icmp eq i32 %0, 0                          ; <i1> [#uses=1]
1509   %2 = or i32 %b, 128                             ; <i32> [#uses=1]
1510   %3 = and i32 %b, -129                           ; <i32> [#uses=1]
1511   %b_addr.0 = select i1 %1, i32 %3, i32 %2        ; <i32> [#uses=1]
1512   ret i32 %b_addr.0
1513 }
1514
1515 However, it's functionally equivalent to:
1516
1517          b = (b & ~0x80) | (a & 0x80);
1518
1519 Which generates this:
1520
1521 define i32 @func(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone ssp {
1522 entry:
1523   %0 = and i32 %b, -129                           ; <i32> [#uses=1]
1524   %1 = and i32 %a, 128                            ; <i32> [#uses=1]
1525   %2 = or i32 %0, %1                              ; <i32> [#uses=1]
1526   ret i32 %2
1527 }
1528
1529 This can be generalized for other forms:
1530
1531      b = (b & ~0x80) | (a & 0x40) << 1;
1532
1533 //===---------------------------------------------------------------------===//
1534
1535 These two functions produce different code. They shouldn't:
1536
1537 #include <stdint.h>
1538  
1539 uint8_t p1(uint8_t b, uint8_t a) {
1540   b = (b & ~0xc0) | (a & 0xc0);
1541   return (b);
1542 }
1543  
1544 uint8_t p2(uint8_t b, uint8_t a) {
1545   b = (b & ~0x40) | (a & 0x40);
1546   b = (b & ~0x80) | (a & 0x80);
1547   return (b);
1548 }
1549
1550 define zeroext i8 @p1(i8 zeroext %b, i8 zeroext %a) nounwind readnone ssp {
1551 entry:
1552   %0 = and i8 %b, 63                              ; <i8> [#uses=1]
1553   %1 = and i8 %a, -64                             ; <i8> [#uses=1]
1554   %2 = or i8 %1, %0                               ; <i8> [#uses=1]
1555   ret i8 %2
1556 }
1557
1558 define zeroext i8 @p2(i8 zeroext %b, i8 zeroext %a) nounwind readnone ssp {
1559 entry:
1560   %0 = and i8 %b, 63                              ; <i8> [#uses=1]
1561   %.masked = and i8 %a, 64                        ; <i8> [#uses=1]
1562   %1 = and i8 %a, -128                            ; <i8> [#uses=1]
1563   %2 = or i8 %1, %0                               ; <i8> [#uses=1]
1564   %3 = or i8 %2, %.masked                         ; <i8> [#uses=1]
1565   ret i8 %3
1566 }
1567
1568 //===---------------------------------------------------------------------===//
1569
1570 IPSCCP does not currently propagate argument dependent constants through
1571 functions where it does not not all of the callers.  This includes functions
1572 with normal external linkage as well as templates, C99 inline functions etc.
1573 Specifically, it does nothing to:
1574
1575 define i32 @test(i32 %x, i32 %y, i32 %z) nounwind {
1576 entry:
1577   %0 = add nsw i32 %y, %z                         
1578   %1 = mul i32 %0, %x                             
1579   %2 = mul i32 %y, %z                             
1580   %3 = add nsw i32 %1, %2                         
1581   ret i32 %3
1582 }
1583
1584 define i32 @test2() nounwind {
1585 entry:
1586   %0 = call i32 @test(i32 1, i32 2, i32 4) nounwind
1587   ret i32 %0
1588 }
1589
1590 It would be interesting extend IPSCCP to be able to handle simple cases like
1591 this, where all of the arguments to a call are constant.  Because IPSCCP runs
1592 before inlining, trivial templates and inline functions are not yet inlined.
1593 The results for a function + set of constant arguments should be memoized in a
1594 map.
1595
1596 //===---------------------------------------------------------------------===//
1597
1598 The libcall constant folding stuff should be moved out of SimplifyLibcalls into
1599 libanalysis' constantfolding logic.  This would allow IPSCCP to be able to
1600 handle simple things like this:
1601
1602 static int foo(const char *X) { return strlen(X); }
1603 int bar() { return foo("abcd"); }
1604
1605 //===---------------------------------------------------------------------===//
1606
1607 functionattrs doesn't know much about memcpy/memset.  This function should be
1608 marked readnone rather than readonly, since it only twiddles local memory, but
1609 functionattrs doesn't handle memset/memcpy/memmove aggressively:
1610
1611 struct X { int *p; int *q; };
1612 int foo() {
1613  int i = 0, j = 1;
1614  struct X x, y;
1615  int **p;
1616  y.p = &i;
1617  x.q = &j;
1618  p = __builtin_memcpy (&x, &y, sizeof (int *));
1619  return **p;
1620 }
1621
1622 This can be seen at:
1623 $ clang t.c -S -o - -mkernel -O0 -emit-llvm | opt -functionattrs -S
1624
1625
1626 //===---------------------------------------------------------------------===//
1627
1628 Missed instcombine transformation:
1629 define i1 @a(i32 %x) nounwind readnone {
1630 entry:
1631   %cmp = icmp eq i32 %x, 30
1632   %sub = add i32 %x, -30
1633   %cmp2 = icmp ugt i32 %sub, 9
1634   %or = or i1 %cmp, %cmp2
1635   ret i1 %or
1636 }
1637 This should be optimized to a single compare.  Testcase derived from gcc.
1638
1639 //===---------------------------------------------------------------------===//
1640
1641 Missed instcombine or reassociate transformation:
1642 int a(int a, int b) { return (a==12)&(b>47)&(b<58); }
1643
1644 The sgt and slt should be combined into a single comparison. Testcase derived
1645 from gcc.
1646
1647 //===---------------------------------------------------------------------===//
1648
1649 Missed instcombine transformation:
1650
1651   %382 = srem i32 %tmp14.i, 64                    ; [#uses=1]
1652   %383 = zext i32 %382 to i64                     ; [#uses=1]
1653   %384 = shl i64 %381, %383                       ; [#uses=1]
1654   %385 = icmp slt i32 %tmp14.i, 64                ; [#uses=1]
1655
1656 The srem can be transformed to an and because if %tmp14.i is negative, the
1657 shift is undefined.  Testcase derived from 403.gcc.
1658
1659 //===---------------------------------------------------------------------===//
1660
1661 This is a range comparison on a divided result (from 403.gcc):
1662
1663   %1337 = sdiv i32 %1336, 8                       ; [#uses=1]
1664   %.off.i208 = add i32 %1336, 7                   ; [#uses=1]
1665   %1338 = icmp ult i32 %.off.i208, 15             ; [#uses=1]
1666   
1667 We already catch this (removing the sdiv) if there isn't an add, we should
1668 handle the 'add' as well.  This is a common idiom with it's builtin_alloca code.
1669 C testcase:
1670
1671 int a(int x) { return (unsigned)(x/16+7) < 15; }
1672
1673 Another similar case involves truncations on 64-bit targets:
1674
1675   %361 = sdiv i64 %.046, 8                        ; [#uses=1]
1676   %362 = trunc i64 %361 to i32                    ; [#uses=2]
1677 ...
1678   %367 = icmp eq i32 %362, 0                      ; [#uses=1]
1679
1680 //===---------------------------------------------------------------------===//
1681
1682 Missed instcombine/dagcombine transformation:
1683 define void @lshift_lt(i8 zeroext %a) nounwind {
1684 entry:
1685   %conv = zext i8 %a to i32
1686   %shl = shl i32 %conv, 3
1687   %cmp = icmp ult i32 %shl, 33
1688   br i1 %cmp, label %if.then, label %if.end
1689
1690 if.then:
1691   tail call void @bar() nounwind
1692   ret void
1693
1694 if.end:
1695   ret void
1696 }
1697 declare void @bar() nounwind
1698
1699 The shift should be eliminated.  Testcase derived from gcc.
1700
1701 //===---------------------------------------------------------------------===//
1702
1703 These compile into different code, one gets recognized as a switch and the
1704 other doesn't due to phase ordering issues (PR6212):
1705
1706 int test1(int mainType, int subType) {
1707   if (mainType == 7)
1708     subType = 4;
1709   else if (mainType == 9)
1710     subType = 6;
1711   else if (mainType == 11)
1712     subType = 9;
1713   return subType;
1714 }
1715
1716 int test2(int mainType, int subType) {
1717   if (mainType == 7)
1718     subType = 4;
1719   if (mainType == 9)
1720     subType = 6;
1721   if (mainType == 11)
1722     subType = 9;
1723   return subType;
1724 }
1725
1726 //===---------------------------------------------------------------------===//
1727
1728 The following test case (from PR6576):
1729
1730 define i32 @mul(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone {
1731 entry:
1732  %cond1 = icmp eq i32 %b, 0                      ; <i1> [#uses=1]
1733  br i1 %cond1, label %exit, label %bb.nph
1734 bb.nph:                                           ; preds = %entry
1735  %tmp = mul i32 %b, %a                           ; <i32> [#uses=1]
1736  ret i32 %tmp
1737 exit:                                             ; preds = %entry
1738  ret i32 0
1739 }
1740
1741 could be reduced to:
1742
1743 define i32 @mul(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone {
1744 entry:
1745  %tmp = mul i32 %b, %a
1746  ret i32 %tmp
1747 }
1748
1749 //===---------------------------------------------------------------------===//
1750
1751 We should use DSE + llvm.lifetime.end to delete dead vtable pointer updates.
1752 See GCC PR34949
1753
1754 Another interesting case is that something related could be used for variables
1755 that go const after their ctor has finished.  In these cases, globalopt (which
1756 can statically run the constructor) could mark the global const (so it gets put
1757 in the readonly section).  A testcase would be:
1758
1759 #include <complex>
1760 using namespace std;
1761 const complex<char> should_be_in_rodata (42,-42);
1762 complex<char> should_be_in_data (42,-42);
1763 complex<char> should_be_in_bss;
1764
1765 Where we currently evaluate the ctors but the globals don't become const because
1766 the optimizer doesn't know they "become const" after the ctor is done.  See
1767 GCC PR4131 for more examples.
1768
1769 //===---------------------------------------------------------------------===//
1770
1771 In this code:
1772
1773 long foo(long x) {
1774   return x > 1 ? x : 1;
1775 }
1776
1777 LLVM emits a comparison with 1 instead of 0. 0 would be equivalent
1778 and cheaper on most targets.
1779
1780 LLVM prefers comparisons with zero over non-zero in general, but in this
1781 case it choses instead to keep the max operation obvious.
1782
1783 //===---------------------------------------------------------------------===//
1784
1785 Take the following testcase on x86-64 (similar testcases exist for all targets
1786 with addc/adde):
1787
1788 define void @a(i64* nocapture %s, i64* nocapture %t, i64 %a, i64 %b,
1789 i64 %c) nounwind {
1790 entry:
1791  %0 = zext i64 %a to i128                        ; <i128> [#uses=1]
1792  %1 = zext i64 %b to i128                        ; <i128> [#uses=1]
1793  %2 = add i128 %1, %0                            ; <i128> [#uses=2]
1794  %3 = zext i64 %c to i128                        ; <i128> [#uses=1]
1795  %4 = shl i128 %3, 64                            ; <i128> [#uses=1]
1796  %5 = add i128 %4, %2                            ; <i128> [#uses=1]
1797  %6 = lshr i128 %5, 64                           ; <i128> [#uses=1]
1798  %7 = trunc i128 %6 to i64                       ; <i64> [#uses=1]
1799  store i64 %7, i64* %s, align 8
1800  %8 = trunc i128 %2 to i64                       ; <i64> [#uses=1]
1801  store i64 %8, i64* %t, align 8
1802  ret void
1803 }
1804
1805 Generated code:
1806        addq    %rcx, %rdx
1807        movl    $0, %eax
1808        adcq    $0, %rax
1809        addq    %r8, %rax
1810        movq    %rax, (%rdi)
1811        movq    %rdx, (%rsi)
1812        ret
1813
1814 Expected code:
1815        addq    %rcx, %rdx
1816        adcq    $0, %r8
1817        movq    %r8, (%rdi)
1818        movq    %rdx, (%rsi)
1819        ret
1820
1821 The generated SelectionDAG has an ADD of an ADDE, where both operands of the
1822 ADDE are zero. Replacing one of the operands of the ADDE with the other operand
1823 of the ADD, and replacing the ADD with the ADDE, should give the desired result.
1824
1825 (That said, we are doing a lot better than gcc on this testcase. :) )
1826
1827 //===---------------------------------------------------------------------===//
1828
1829 Switch lowering generates less than ideal code for the following switch:
1830 define void @a(i32 %x) nounwind {
1831 entry:
1832   switch i32 %x, label %if.end [
1833     i32 0, label %if.then
1834     i32 1, label %if.then
1835     i32 2, label %if.then
1836     i32 3, label %if.then
1837     i32 5, label %if.then
1838   ]
1839 if.then:
1840   tail call void @foo() nounwind
1841   ret void
1842 if.end:
1843   ret void
1844 }
1845 declare void @foo()
1846
1847 Generated code on x86-64 (other platforms give similar results):
1848 a:
1849         cmpl    $5, %edi
1850         ja      .LBB0_2
1851         movl    %edi, %eax
1852         movl    $47, %ecx
1853         btq     %rax, %rcx
1854         jb      .LBB0_3
1855 .LBB0_2:
1856         ret
1857 .LBB0_3:
1858         jmp     foo  # TAILCALL
1859
1860 The movl+movl+btq+jb could be simplified to a cmpl+jne.
1861
1862 Or, if we wanted to be really clever, we could simplify the whole thing to
1863 something like the following, which eliminates a branch:
1864         xorl    $1, %edi
1865         cmpl    $4, %edi
1866         ja      .LBB0_2
1867         ret
1868 .LBB0_2:
1869         jmp     foo  # TAILCALL
1870 //===---------------------------------------------------------------------===//
1871 Given a branch where the two target blocks are identical ("ret i32 %b" in
1872 both), simplifycfg will simplify them away. But not so for a switch statement:
1873
1874 define i32 @f(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone {
1875 entry:
1876         switch i32 %a, label %bb3 [
1877                 i32 4, label %bb
1878                 i32 6, label %bb
1879         ]
1880
1881 bb:             ; preds = %entry, %entry
1882         ret i32 %b
1883
1884 bb3:            ; preds = %entry
1885         ret i32 %b
1886 }
1887 //===---------------------------------------------------------------------===//
1888
1889 clang -O3 fails to devirtualize this virtual inheritance case: (GCC PR45875)
1890 Looks related to PR3100
1891
1892 struct c1 {};
1893 struct c10 : c1{
1894   virtual void foo ();
1895 };
1896 struct c11 : c10, c1{
1897   virtual void f6 ();
1898 };
1899 struct c28 : virtual c11{
1900   void f6 ();
1901 };
1902 void check_c28 () {
1903   c28 obj;
1904   c11 *ptr = &obj;
1905   ptr->f6 ();
1906 }
1907
1908 //===---------------------------------------------------------------------===//
1909
1910 We compile this:
1911
1912 int foo(int a) { return (a & (~15)) / 16; }
1913
1914 Into:
1915
1916 define i32 @foo(i32 %a) nounwind readnone ssp {
1917 entry:
1918   %and = and i32 %a, -16
1919   %div = sdiv i32 %and, 16
1920   ret i32 %div
1921 }
1922
1923 but this code (X & -A)/A is X >> log2(A) when A is a power of 2, so this case
1924 should be instcombined into just "a >> 4".
1925
1926 We do get this at the codegen level, so something knows about it, but 
1927 instcombine should catch it earlier:
1928
1929 _foo:                                   ## @foo
1930 ## BB#0:                                ## %entry
1931         movl    %edi, %eax
1932         sarl    $4, %eax
1933         ret
1934
1935 //===---------------------------------------------------------------------===//
1936
1937 This code (from GCC PR28685):
1938
1939 int test(int a, int b) {
1940   int lt = a < b;
1941   int eq = a == b;
1942   if (lt)
1943     return 1;
1944   return eq;
1945 }
1946
1947 Is compiled to:
1948
1949 define i32 @test(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone ssp {
1950 entry:
1951   %cmp = icmp slt i32 %a, %b
1952   br i1 %cmp, label %return, label %if.end
1953
1954 if.end:                                           ; preds = %entry
1955   %cmp5 = icmp eq i32 %a, %b
1956   %conv6 = zext i1 %cmp5 to i32
1957   ret i32 %conv6
1958
1959 return:                                           ; preds = %entry
1960   ret i32 1
1961 }
1962
1963 it could be:
1964
1965 define i32 @test__(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone ssp {
1966 entry:
1967   %0 = icmp sle i32 %a, %b
1968   %retval = zext i1 %0 to i32
1969   ret i32 %retval
1970 }
1971
1972 //===---------------------------------------------------------------------===//
1973
1974 This code can be seen in viterbi:
1975
1976   %64 = call noalias i8* @malloc(i64 %62) nounwind
1977 ...
1978   %67 = call i64 @llvm.objectsize.i64(i8* %64, i1 false) nounwind
1979   %68 = call i8* @__memset_chk(i8* %64, i32 0, i64 %62, i64 %67) nounwind
1980
1981 llvm.objectsize.i64 should be taught about malloc/calloc, allowing it to
1982 fold to %62.  This is a security win (overflows of malloc will get caught)
1983 and also a performance win by exposing more memsets to the optimizer.
1984
1985 This occurs several times in viterbi.
1986
1987 Note that this would change the semantics of @llvm.objectsize which by its
1988 current definition always folds to a constant. We also should make sure that
1989 we remove checking in code like
1990
1991   char *p = malloc(strlen(s)+1);
1992   __strcpy_chk(p, s, __builtin_objectsize(p, 0));
1993
1994 //===---------------------------------------------------------------------===//
1995
1996 This code (from Benchmarks/Dhrystone/dry.c):
1997
1998 define i32 @Func1(i32, i32) nounwind readnone optsize ssp {
1999 entry:
2000   %sext = shl i32 %0, 24
2001   %conv = ashr i32 %sext, 24
2002   %sext6 = shl i32 %1, 24
2003   %conv4 = ashr i32 %sext6, 24
2004   %cmp = icmp eq i32 %conv, %conv4
2005   %. = select i1 %cmp, i32 10000, i32 0
2006   ret i32 %.
2007 }
2008
2009 Should be simplified into something like:
2010
2011 define i32 @Func1(i32, i32) nounwind readnone optsize ssp {
2012 entry:
2013   %sext = shl i32 %0, 24
2014   %conv = and i32 %sext, 0xFF000000
2015   %sext6 = shl i32 %1, 24
2016   %conv4 = and i32 %sext6, 0xFF000000
2017   %cmp = icmp eq i32 %conv, %conv4
2018   %. = select i1 %cmp, i32 10000, i32 0
2019   ret i32 %.
2020 }
2021
2022 and then to:
2023
2024 define i32 @Func1(i32, i32) nounwind readnone optsize ssp {
2025 entry:
2026   %conv = and i32 %0, 0xFF
2027   %conv4 = and i32 %1, 0xFF
2028   %cmp = icmp eq i32 %conv, %conv4
2029   %. = select i1 %cmp, i32 10000, i32 0
2030   ret i32 %.
2031 }
2032 //===---------------------------------------------------------------------===//
2033
2034 clang -O3 currently compiles this code
2035
2036 int g(unsigned int a) {
2037   unsigned int c[100];
2038   c[10] = a;
2039   c[11] = a;
2040   unsigned int b = c[10] + c[11];
2041   if(b > a*2) a = 4;
2042   else a = 8;
2043   return a + 7;
2044 }
2045
2046 into
2047
2048 define i32 @g(i32 a) nounwind readnone {
2049   %add = shl i32 %a, 1
2050   %mul = shl i32 %a, 1
2051   %cmp = icmp ugt i32 %add, %mul
2052   %a.addr.0 = select i1 %cmp, i32 11, i32 15
2053   ret i32 %a.addr.0
2054 }
2055
2056 The icmp should fold to false. This CSE opportunity is only available
2057 after GVN and InstCombine have run.
2058
2059 //===---------------------------------------------------------------------===//
2060
2061 memcpyopt should turn this:
2062
2063 define i8* @test10(i32 %x) {
2064   %alloc = call noalias i8* @malloc(i32 %x) nounwind
2065   call void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* %alloc, i8 0, i32 %x, i32 1, i1 false)
2066   ret i8* %alloc
2067 }
2068
2069 into a call to calloc.  We should make sure that we analyze calloc as
2070 aggressively as malloc though.
2071
2072 //===---------------------------------------------------------------------===//
2073
2074 clang -O3 doesn't optimize this:
2075
2076 void f1(int* begin, int* end) {
2077   std::fill(begin, end, 0);
2078 }
2079
2080 into a memset.  This is PR8942.
2081
2082 //===---------------------------------------------------------------------===//
2083
2084 clang -O3 -fno-exceptions currently compiles this code:
2085
2086 void f(int N) {
2087   std::vector<int> v(N);
2088
2089   extern void sink(void*); sink(&v);
2090 }
2091
2092 into
2093
2094 define void @_Z1fi(i32 %N) nounwind {
2095 entry:
2096   %v2 = alloca [3 x i32*], align 8
2097   %v2.sub = getelementptr inbounds [3 x i32*]* %v2, i64 0, i64 0
2098   %tmpcast = bitcast [3 x i32*]* %v2 to %"class.std::vector"*
2099   %conv = sext i32 %N to i64
2100   store i32* null, i32** %v2.sub, align 8, !tbaa !0
2101   %tmp3.i.i.i.i.i = getelementptr inbounds [3 x i32*]* %v2, i64 0, i64 1
2102   store i32* null, i32** %tmp3.i.i.i.i.i, align 8, !tbaa !0
2103   %tmp4.i.i.i.i.i = getelementptr inbounds [3 x i32*]* %v2, i64 0, i64 2
2104   store i32* null, i32** %tmp4.i.i.i.i.i, align 8, !tbaa !0
2105   %cmp.i.i.i.i = icmp eq i32 %N, 0
2106   br i1 %cmp.i.i.i.i, label %_ZNSt12_Vector_baseIiSaIiEEC2EmRKS0_.exit.thread.i.i, label %cond.true.i.i.i.i
2107
2108 _ZNSt12_Vector_baseIiSaIiEEC2EmRKS0_.exit.thread.i.i: ; preds = %entry
2109   store i32* null, i32** %v2.sub, align 8, !tbaa !0
2110   store i32* null, i32** %tmp3.i.i.i.i.i, align 8, !tbaa !0
2111   %add.ptr.i5.i.i = getelementptr inbounds i32* null, i64 %conv
2112   store i32* %add.ptr.i5.i.i, i32** %tmp4.i.i.i.i.i, align 8, !tbaa !0
2113   br label %_ZNSt6vectorIiSaIiEEC1EmRKiRKS0_.exit
2114
2115 cond.true.i.i.i.i:                                ; preds = %entry
2116   %cmp.i.i.i.i.i = icmp slt i32 %N, 0
2117   br i1 %cmp.i.i.i.i.i, label %if.then.i.i.i.i.i, label %_ZNSt12_Vector_baseIiSaIiEEC2EmRKS0_.exit.i.i
2118
2119 if.then.i.i.i.i.i:                                ; preds = %cond.true.i.i.i.i
2120   call void @_ZSt17__throw_bad_allocv() noreturn nounwind
2121   unreachable
2122
2123 _ZNSt12_Vector_baseIiSaIiEEC2EmRKS0_.exit.i.i:    ; preds = %cond.true.i.i.i.i
2124   %mul.i.i.i.i.i = shl i64 %conv, 2
2125   %call3.i.i.i.i.i = call noalias i8* @_Znwm(i64 %mul.i.i.i.i.i) nounwind
2126   %0 = bitcast i8* %call3.i.i.i.i.i to i32*
2127   store i32* %0, i32** %v2.sub, align 8, !tbaa !0
2128   store i32* %0, i32** %tmp3.i.i.i.i.i, align 8, !tbaa !0
2129   %add.ptr.i.i.i = getelementptr inbounds i32* %0, i64 %conv
2130   store i32* %add.ptr.i.i.i, i32** %tmp4.i.i.i.i.i, align 8, !tbaa !0
2131   call void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* %call3.i.i.i.i.i, i8 0, i64 %mul.i.i.i.i.i, i32 4, i1 false)
2132   br label %_ZNSt6vectorIiSaIiEEC1EmRKiRKS0_.exit
2133
2134 This is just the handling the construction of the vector. Most surprising here
2135 is the fact that all three null stores in %entry are dead (because we do no
2136 cross-block DSE).
2137
2138 Also surprising is that %conv isn't simplified to 0 in %....exit.thread.i.i.
2139 This is a because the client of LazyValueInfo doesn't simplify all instruction
2140 operands, just selected ones.
2141
2142 //===---------------------------------------------------------------------===//
2143
2144 clang -O3 -fno-exceptions currently compiles this code:
2145
2146 void f(char* a, int n) {
2147   __builtin_memset(a, 0, n);
2148   for (int i = 0; i < n; ++i)
2149     a[i] = 0;
2150 }
2151
2152 into:
2153
2154 define void @_Z1fPci(i8* nocapture %a, i32 %n) nounwind {
2155 entry:
2156   %conv = sext i32 %n to i64
2157   tail call void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* %a, i8 0, i64 %conv, i32 1, i1 false)
2158   %cmp8 = icmp sgt i32 %n, 0
2159   br i1 %cmp8, label %for.body.lr.ph, label %for.end
2160
2161 for.body.lr.ph:                                   ; preds = %entry
2162   %tmp10 = add i32 %n, -1
2163   %tmp11 = zext i32 %tmp10 to i64
2164   %tmp12 = add i64 %tmp11, 1
2165   call void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* %a, i8 0, i64 %tmp12, i32 1, i1 false)
2166   ret void
2167
2168 for.end:                                          ; preds = %entry
2169   ret void
2170 }
2171
2172 This shouldn't need the ((zext (%n - 1)) + 1) game, and it should ideally fold
2173 the two memset's together. The issue with %n seems to stem from poor handling
2174 of the original loop.
2175
2176 To simplify this, we need SCEV to know that "n != 0" because of the dominating
2177 conditional.  That would turn the second memset into a simple memset of 'n'.
2178
2179 //===---------------------------------------------------------------------===//
2180
2181 clang -O3 -fno-exceptions currently compiles this code:
2182
2183 struct S {
2184   unsigned short m1, m2;
2185   unsigned char m3, m4;
2186 };
2187
2188 void f(int N) {
2189   std::vector<S> v(N);
2190   extern void sink(void*); sink(&v);
2191 }
2192
2193 into poor code for zero-initializing 'v' when N is >0. The problem is that
2194 S is only 6 bytes, but each element is 8 byte-aligned. We generate a loop and
2195 4 stores on each iteration. If the struct were 8 bytes, this gets turned into
2196 a memset.
2197
2198 In order to handle this we have to:
2199   A) Teach clang to generate metadata for memsets of structs that have holes in
2200      them.
2201   B) Teach clang to use such a memset for zero init of this struct (since it has
2202      a hole), instead of doing elementwise zeroing.
2203
2204 //===---------------------------------------------------------------------===//
2205
2206 clang -O3 currently compiles this code:
2207
2208 extern const int magic;
2209 double f() { return 0.0 * magic; }
2210
2211 into
2212
2213 @magic = external constant i32
2214
2215 define double @_Z1fv() nounwind readnone {
2216 entry:
2217   %tmp = load i32* @magic, align 4, !tbaa !0
2218   %conv = sitofp i32 %tmp to double
2219   %mul = fmul double %conv, 0.000000e+00
2220   ret double %mul
2221 }
2222
2223 We should be able to fold away this fmul to 0.0.  More generally, fmul(x,0.0)
2224 can be folded to 0.0 if we can prove that the LHS is not -0.0, not a NaN, and
2225 not an INF.  The CannotBeNegativeZero predicate in value tracking should be
2226 extended to support general "fpclassify" operations that can return 
2227 yes/no/unknown for each of these predicates.
2228
2229 In this predicate, we know that uitofp is trivially never NaN or -0.0, and
2230 we know that it isn't +/-Inf if the floating point type has enough exponent bits
2231 to represent the largest integer value as < inf.
2232
2233 //===---------------------------------------------------------------------===//
2234
2235 When optimizing a transformation that can change the sign of 0.0 (such as the
2236 0.0*val -> 0.0 transformation above), it might be provable that the sign of the
2237 expression doesn't matter.  For example, by the above rules, we can't transform
2238 fmul(sitofp(x), 0.0) into 0.0, because x might be -1 and the result of the
2239 expression is defined to be -0.0.
2240
2241 If we look at the uses of the fmul for example, we might be able to prove that
2242 all uses don't care about the sign of zero.  For example, if we have:
2243
2244   fadd(fmul(sitofp(x), 0.0), 2.0)
2245
2246 Since we know that x+2.0 doesn't care about the sign of any zeros in X, we can
2247 transform the fmul to 0.0, and then the fadd to 2.0.
2248
2249 //===---------------------------------------------------------------------===//
2250
2251 We should enhance memcpy/memcpy/memset to allow a metadata node on them
2252 indicating that some bytes of the transfer are undefined.  This is useful for
2253 frontends like clang when lowering struct copies, when some elements of the
2254 struct are undefined.  Consider something like this:
2255
2256 struct x {
2257   char a;
2258   int b[4];
2259 };
2260 void foo(struct x*P);
2261 struct x testfunc() {
2262   struct x V1, V2;
2263   foo(&V1);
2264   V2 = V1;
2265
2266   return V2;
2267 }
2268
2269 We currently compile this to:
2270 $ clang t.c -S -o - -O0 -emit-llvm | opt -scalarrepl -S
2271
2272
2273 %struct.x = type { i8, [4 x i32] }
2274
2275 define void @testfunc(%struct.x* sret %agg.result) nounwind ssp {
2276 entry:
2277   %V1 = alloca %struct.x, align 4
2278   call void @foo(%struct.x* %V1)
2279   %tmp1 = bitcast %struct.x* %V1 to i8*
2280   %0 = bitcast %struct.x* %V1 to i160*
2281   %srcval1 = load i160* %0, align 4
2282   %tmp2 = bitcast %struct.x* %agg.result to i8*
2283   %1 = bitcast %struct.x* %agg.result to i160*
2284   store i160 %srcval1, i160* %1, align 4
2285   ret void
2286 }
2287
2288 This happens because SRoA sees that the temp alloca has is being memcpy'd into
2289 and out of and it has holes and it has to be conservative.  If we knew about the
2290 holes, then this could be much much better.
2291
2292 Having information about these holes would also improve memcpy (etc) lowering at
2293 llc time when it gets inlined, because we can use smaller transfers.  This also
2294 avoids partial register stalls in some important cases.
2295
2296 //===---------------------------------------------------------------------===//
2297
2298 We miss an optzn when lowering divide by some constants.  For example:
2299   int test(int x) { return x/10; }
2300
2301 We produce:
2302
2303 _test:                                  ## @test
2304 ## BB#0:                                ## %entry
2305         movslq  %edi, %rax
2306         imulq   $1717986919, %rax, %rax ## imm = 0x66666667
2307         movq    %rax, %rcx
2308         shrq    $63, %rcx
2309 **      shrq    $32, %rax
2310 **      sarl    $2, %eax
2311         addl    %ecx, %eax
2312         ret
2313
2314 The two starred instructions could be replaced with a "sarl $34, %rax".  This
2315 occurs in 186.crafty very frequently.
2316
2317 //===---------------------------------------------------------------------===//