Merging r260587:
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / InstCombine / InstCombineLoadStoreAlloca.cpp
1 //===- InstCombineLoadStoreAlloca.cpp -------------------------------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file implements the visit functions for load, store and alloca.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "InstCombineInternal.h"
15 #include "llvm/ADT/SmallString.h"
16 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
17 #include "llvm/Analysis/Loads.h"
18 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
19 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
20 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
21 #include "llvm/IR/MDBuilder.h"
22 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
23 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
24 using namespace llvm;
25
26 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
27
28 STATISTIC(NumDeadStore,    "Number of dead stores eliminated");
29 STATISTIC(NumGlobalCopies, "Number of allocas copied from constant global");
30
31 /// pointsToConstantGlobal - Return true if V (possibly indirectly) points to
32 /// some part of a constant global variable.  This intentionally only accepts
33 /// constant expressions because we can't rewrite arbitrary instructions.
34 static bool pointsToConstantGlobal(Value *V) {
35   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
36     return GV->isConstant();
37
38   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V)) {
39     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast ||
40         CE->getOpcode() == Instruction::AddrSpaceCast ||
41         CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
42       return pointsToConstantGlobal(CE->getOperand(0));
43   }
44   return false;
45 }
46
47 /// isOnlyCopiedFromConstantGlobal - Recursively walk the uses of a (derived)
48 /// pointer to an alloca.  Ignore any reads of the pointer, return false if we
49 /// see any stores or other unknown uses.  If we see pointer arithmetic, keep
50 /// track of whether it moves the pointer (with IsOffset) but otherwise traverse
51 /// the uses.  If we see a memcpy/memmove that targets an unoffseted pointer to
52 /// the alloca, and if the source pointer is a pointer to a constant global, we
53 /// can optimize this.
54 static bool
55 isOnlyCopiedFromConstantGlobal(Value *V, MemTransferInst *&TheCopy,
56                                SmallVectorImpl<Instruction *> &ToDelete) {
57   // We track lifetime intrinsics as we encounter them.  If we decide to go
58   // ahead and replace the value with the global, this lets the caller quickly
59   // eliminate the markers.
60
61   SmallVector<std::pair<Value *, bool>, 35> ValuesToInspect;
62   ValuesToInspect.push_back(std::make_pair(V, false));
63   while (!ValuesToInspect.empty()) {
64     auto ValuePair = ValuesToInspect.pop_back_val();
65     const bool IsOffset = ValuePair.second;
66     for (auto &U : ValuePair.first->uses()) {
67       Instruction *I = cast<Instruction>(U.getUser());
68
69       if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
70         // Ignore non-volatile loads, they are always ok.
71         if (!LI->isSimple()) return false;
72         continue;
73       }
74
75       if (isa<BitCastInst>(I) || isa<AddrSpaceCastInst>(I)) {
76         // If uses of the bitcast are ok, we are ok.
77         ValuesToInspect.push_back(std::make_pair(I, IsOffset));
78         continue;
79       }
80       if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
81         // If the GEP has all zero indices, it doesn't offset the pointer. If it
82         // doesn't, it does.
83         ValuesToInspect.push_back(
84             std::make_pair(I, IsOffset || !GEP->hasAllZeroIndices()));
85         continue;
86       }
87
88       if (auto CS = CallSite(I)) {
89         // If this is the function being called then we treat it like a load and
90         // ignore it.
91         if (CS.isCallee(&U))
92           continue;
93
94         unsigned DataOpNo = CS.getDataOperandNo(&U);
95         bool IsArgOperand = CS.isArgOperand(&U);
96
97         // Inalloca arguments are clobbered by the call.
98         if (IsArgOperand && CS.isInAllocaArgument(DataOpNo))
99           return false;
100
101         // If this is a readonly/readnone call site, then we know it is just a
102         // load (but one that potentially returns the value itself), so we can
103         // ignore it if we know that the value isn't captured.
104         if (CS.onlyReadsMemory() &&
105             (CS.getInstruction()->use_empty() || CS.doesNotCapture(DataOpNo)))
106           continue;
107
108         // If this is being passed as a byval argument, the caller is making a
109         // copy, so it is only a read of the alloca.
110         if (IsArgOperand && CS.isByValArgument(DataOpNo))
111           continue;
112       }
113
114       // Lifetime intrinsics can be handled by the caller.
115       if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
116         if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start ||
117             II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_end) {
118           assert(II->use_empty() && "Lifetime markers have no result to use!");
119           ToDelete.push_back(II);
120           continue;
121         }
122       }
123
124       // If this is isn't our memcpy/memmove, reject it as something we can't
125       // handle.
126       MemTransferInst *MI = dyn_cast<MemTransferInst>(I);
127       if (!MI)
128         return false;
129
130       // If the transfer is using the alloca as a source of the transfer, then
131       // ignore it since it is a load (unless the transfer is volatile).
132       if (U.getOperandNo() == 1) {
133         if (MI->isVolatile()) return false;
134         continue;
135       }
136
137       // If we already have seen a copy, reject the second one.
138       if (TheCopy) return false;
139
140       // If the pointer has been offset from the start of the alloca, we can't
141       // safely handle this.
142       if (IsOffset) return false;
143
144       // If the memintrinsic isn't using the alloca as the dest, reject it.
145       if (U.getOperandNo() != 0) return false;
146
147       // If the source of the memcpy/move is not a constant global, reject it.
148       if (!pointsToConstantGlobal(MI->getSource()))
149         return false;
150
151       // Otherwise, the transform is safe.  Remember the copy instruction.
152       TheCopy = MI;
153     }
154   }
155   return true;
156 }
157
158 /// isOnlyCopiedFromConstantGlobal - Return true if the specified alloca is only
159 /// modified by a copy from a constant global.  If we can prove this, we can
160 /// replace any uses of the alloca with uses of the global directly.
161 static MemTransferInst *
162 isOnlyCopiedFromConstantGlobal(AllocaInst *AI,
163                                SmallVectorImpl<Instruction *> &ToDelete) {
164   MemTransferInst *TheCopy = nullptr;
165   if (isOnlyCopiedFromConstantGlobal(AI, TheCopy, ToDelete))
166     return TheCopy;
167   return nullptr;
168 }
169
170 static Instruction *simplifyAllocaArraySize(InstCombiner &IC, AllocaInst &AI) {
171   // Check for array size of 1 (scalar allocation).
172   if (!AI.isArrayAllocation()) {
173     // i32 1 is the canonical array size for scalar allocations.
174     if (AI.getArraySize()->getType()->isIntegerTy(32))
175       return nullptr;
176
177     // Canonicalize it.
178     Value *V = IC.Builder->getInt32(1);
179     AI.setOperand(0, V);
180     return &AI;
181   }
182
183   // Convert: alloca Ty, C - where C is a constant != 1 into: alloca [C x Ty], 1
184   if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
185     Type *NewTy = ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
186     AllocaInst *New = IC.Builder->CreateAlloca(NewTy, nullptr, AI.getName());
187     New->setAlignment(AI.getAlignment());
188
189     // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
190     // allocas if possible...also skip interleaved debug info
191     //
192     BasicBlock::iterator It(New);
193     while (isa<AllocaInst>(*It) || isa<DbgInfoIntrinsic>(*It))
194       ++It;
195
196     // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
197     // insert our getelementptr instruction...
198     //
199     Type *IdxTy = IC.getDataLayout().getIntPtrType(AI.getType());
200     Value *NullIdx = Constant::getNullValue(IdxTy);
201     Value *Idx[2] = {NullIdx, NullIdx};
202     Instruction *GEP =
203         GetElementPtrInst::CreateInBounds(New, Idx, New->getName() + ".sub");
204     IC.InsertNewInstBefore(GEP, *It);
205
206     // Now make everything use the getelementptr instead of the original
207     // allocation.
208     return IC.ReplaceInstUsesWith(AI, GEP);
209   }
210
211   if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize()))
212     return IC.ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
213
214   // Ensure that the alloca array size argument has type intptr_t, so that
215   // any casting is exposed early.
216   Type *IntPtrTy = IC.getDataLayout().getIntPtrType(AI.getType());
217   if (AI.getArraySize()->getType() != IntPtrTy) {
218     Value *V = IC.Builder->CreateIntCast(AI.getArraySize(), IntPtrTy, false);
219     AI.setOperand(0, V);
220     return &AI;
221   }
222
223   return nullptr;
224 }
225
226 Instruction *InstCombiner::visitAllocaInst(AllocaInst &AI) {
227   if (auto *I = simplifyAllocaArraySize(*this, AI))
228     return I;
229
230   if (AI.getAllocatedType()->isSized()) {
231     // If the alignment is 0 (unspecified), assign it the preferred alignment.
232     if (AI.getAlignment() == 0)
233       AI.setAlignment(DL.getPrefTypeAlignment(AI.getAllocatedType()));
234
235     // Move all alloca's of zero byte objects to the entry block and merge them
236     // together.  Note that we only do this for alloca's, because malloc should
237     // allocate and return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
238     if (DL.getTypeAllocSize(AI.getAllocatedType()) == 0) {
239       // For a zero sized alloca there is no point in doing an array allocation.
240       // This is helpful if the array size is a complicated expression not used
241       // elsewhere.
242       if (AI.isArrayAllocation()) {
243         AI.setOperand(0, ConstantInt::get(AI.getArraySize()->getType(), 1));
244         return &AI;
245       }
246
247       // Get the first instruction in the entry block.
248       BasicBlock &EntryBlock = AI.getParent()->getParent()->getEntryBlock();
249       Instruction *FirstInst = EntryBlock.getFirstNonPHIOrDbg();
250       if (FirstInst != &AI) {
251         // If the entry block doesn't start with a zero-size alloca then move
252         // this one to the start of the entry block.  There is no problem with
253         // dominance as the array size was forced to a constant earlier already.
254         AllocaInst *EntryAI = dyn_cast<AllocaInst>(FirstInst);
255         if (!EntryAI || !EntryAI->getAllocatedType()->isSized() ||
256             DL.getTypeAllocSize(EntryAI->getAllocatedType()) != 0) {
257           AI.moveBefore(FirstInst);
258           return &AI;
259         }
260
261         // If the alignment of the entry block alloca is 0 (unspecified),
262         // assign it the preferred alignment.
263         if (EntryAI->getAlignment() == 0)
264           EntryAI->setAlignment(
265               DL.getPrefTypeAlignment(EntryAI->getAllocatedType()));
266         // Replace this zero-sized alloca with the one at the start of the entry
267         // block after ensuring that the address will be aligned enough for both
268         // types.
269         unsigned MaxAlign = std::max(EntryAI->getAlignment(),
270                                      AI.getAlignment());
271         EntryAI->setAlignment(MaxAlign);
272         if (AI.getType() != EntryAI->getType())
273           return new BitCastInst(EntryAI, AI.getType());
274         return ReplaceInstUsesWith(AI, EntryAI);
275       }
276     }
277   }
278
279   if (AI.getAlignment()) {
280     // Check to see if this allocation is only modified by a memcpy/memmove from
281     // a constant global whose alignment is equal to or exceeds that of the
282     // allocation.  If this is the case, we can change all users to use
283     // the constant global instead.  This is commonly produced by the CFE by
284     // constructs like "void foo() { int A[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9...}; }" if 'A'
285     // is only subsequently read.
286     SmallVector<Instruction *, 4> ToDelete;
287     if (MemTransferInst *Copy = isOnlyCopiedFromConstantGlobal(&AI, ToDelete)) {
288       unsigned SourceAlign = getOrEnforceKnownAlignment(
289           Copy->getSource(), AI.getAlignment(), DL, &AI, AC, DT);
290       if (AI.getAlignment() <= SourceAlign) {
291         DEBUG(dbgs() << "Found alloca equal to global: " << AI << '\n');
292         DEBUG(dbgs() << "  memcpy = " << *Copy << '\n');
293         for (unsigned i = 0, e = ToDelete.size(); i != e; ++i)
294           EraseInstFromFunction(*ToDelete[i]);
295         Constant *TheSrc = cast<Constant>(Copy->getSource());
296         Constant *Cast
297           = ConstantExpr::getPointerBitCastOrAddrSpaceCast(TheSrc, AI.getType());
298         Instruction *NewI = ReplaceInstUsesWith(AI, Cast);
299         EraseInstFromFunction(*Copy);
300         ++NumGlobalCopies;
301         return NewI;
302       }
303     }
304   }
305
306   // At last, use the generic allocation site handler to aggressively remove
307   // unused allocas.
308   return visitAllocSite(AI);
309 }
310
311 /// \brief Helper to combine a load to a new type.
312 ///
313 /// This just does the work of combining a load to a new type. It handles
314 /// metadata, etc., and returns the new instruction. The \c NewTy should be the
315 /// loaded *value* type. This will convert it to a pointer, cast the operand to
316 /// that pointer type, load it, etc.
317 ///
318 /// Note that this will create all of the instructions with whatever insert
319 /// point the \c InstCombiner currently is using.
320 static LoadInst *combineLoadToNewType(InstCombiner &IC, LoadInst &LI, Type *NewTy,
321                                       const Twine &Suffix = "") {
322   Value *Ptr = LI.getPointerOperand();
323   unsigned AS = LI.getPointerAddressSpace();
324   SmallVector<std::pair<unsigned, MDNode *>, 8> MD;
325   LI.getAllMetadata(MD);
326
327   LoadInst *NewLoad = IC.Builder->CreateAlignedLoad(
328       IC.Builder->CreateBitCast(Ptr, NewTy->getPointerTo(AS)),
329       LI.getAlignment(), LI.getName() + Suffix);
330   MDBuilder MDB(NewLoad->getContext());
331   for (const auto &MDPair : MD) {
332     unsigned ID = MDPair.first;
333     MDNode *N = MDPair.second;
334     // Note, essentially every kind of metadata should be preserved here! This
335     // routine is supposed to clone a load instruction changing *only its type*.
336     // The only metadata it makes sense to drop is metadata which is invalidated
337     // when the pointer type changes. This should essentially never be the case
338     // in LLVM, but we explicitly switch over only known metadata to be
339     // conservatively correct. If you are adding metadata to LLVM which pertains
340     // to loads, you almost certainly want to add it here.
341     switch (ID) {
342     case LLVMContext::MD_dbg:
343     case LLVMContext::MD_tbaa:
344     case LLVMContext::MD_prof:
345     case LLVMContext::MD_fpmath:
346     case LLVMContext::MD_tbaa_struct:
347     case LLVMContext::MD_invariant_load:
348     case LLVMContext::MD_alias_scope:
349     case LLVMContext::MD_noalias:
350     case LLVMContext::MD_nontemporal:
351     case LLVMContext::MD_mem_parallel_loop_access:
352       // All of these directly apply.
353       NewLoad->setMetadata(ID, N);
354       break;
355
356     case LLVMContext::MD_nonnull:
357       // This only directly applies if the new type is also a pointer.
358       if (NewTy->isPointerTy()) {
359         NewLoad->setMetadata(ID, N);
360         break;
361       }
362       // If it's integral now, translate it to !range metadata.
363       if (NewTy->isIntegerTy()) {
364         auto *ITy = cast<IntegerType>(NewTy);
365         auto *NullInt = ConstantExpr::getPtrToInt(
366             ConstantPointerNull::get(cast<PointerType>(Ptr->getType())), ITy);
367         auto *NonNullInt =
368             ConstantExpr::getAdd(NullInt, ConstantInt::get(ITy, 1));
369         NewLoad->setMetadata(LLVMContext::MD_range,
370                              MDB.createRange(NonNullInt, NullInt));
371       }
372       break;
373     case LLVMContext::MD_align:
374     case LLVMContext::MD_dereferenceable:
375     case LLVMContext::MD_dereferenceable_or_null:
376       // These only directly apply if the new type is also a pointer.
377       if (NewTy->isPointerTy())
378         NewLoad->setMetadata(ID, N);
379       break;
380     case LLVMContext::MD_range:
381       // FIXME: It would be nice to propagate this in some way, but the type
382       // conversions make it hard. If the new type is a pointer, we could
383       // translate it to !nonnull metadata.
384       break;
385     }
386   }
387   return NewLoad;
388 }
389
390 /// \brief Combine a store to a new type.
391 ///
392 /// Returns the newly created store instruction.
393 static StoreInst *combineStoreToNewValue(InstCombiner &IC, StoreInst &SI, Value *V) {
394   Value *Ptr = SI.getPointerOperand();
395   unsigned AS = SI.getPointerAddressSpace();
396   SmallVector<std::pair<unsigned, MDNode *>, 8> MD;
397   SI.getAllMetadata(MD);
398
399   StoreInst *NewStore = IC.Builder->CreateAlignedStore(
400       V, IC.Builder->CreateBitCast(Ptr, V->getType()->getPointerTo(AS)),
401       SI.getAlignment());
402   for (const auto &MDPair : MD) {
403     unsigned ID = MDPair.first;
404     MDNode *N = MDPair.second;
405     // Note, essentially every kind of metadata should be preserved here! This
406     // routine is supposed to clone a store instruction changing *only its
407     // type*. The only metadata it makes sense to drop is metadata which is
408     // invalidated when the pointer type changes. This should essentially
409     // never be the case in LLVM, but we explicitly switch over only known
410     // metadata to be conservatively correct. If you are adding metadata to
411     // LLVM which pertains to stores, you almost certainly want to add it
412     // here.
413     switch (ID) {
414     case LLVMContext::MD_dbg:
415     case LLVMContext::MD_tbaa:
416     case LLVMContext::MD_prof:
417     case LLVMContext::MD_fpmath:
418     case LLVMContext::MD_tbaa_struct:
419     case LLVMContext::MD_alias_scope:
420     case LLVMContext::MD_noalias:
421     case LLVMContext::MD_nontemporal:
422     case LLVMContext::MD_mem_parallel_loop_access:
423       // All of these directly apply.
424       NewStore->setMetadata(ID, N);
425       break;
426
427     case LLVMContext::MD_invariant_load:
428     case LLVMContext::MD_nonnull:
429     case LLVMContext::MD_range:
430     case LLVMContext::MD_align:
431     case LLVMContext::MD_dereferenceable:
432     case LLVMContext::MD_dereferenceable_or_null:
433       // These don't apply for stores.
434       break;
435     }
436   }
437
438   return NewStore;
439 }
440
441 /// \brief Combine loads to match the type of value their uses after looking
442 /// through intervening bitcasts.
443 ///
444 /// The core idea here is that if the result of a load is used in an operation,
445 /// we should load the type most conducive to that operation. For example, when
446 /// loading an integer and converting that immediately to a pointer, we should
447 /// instead directly load a pointer.
448 ///
449 /// However, this routine must never change the width of a load or the number of
450 /// loads as that would introduce a semantic change. This combine is expected to
451 /// be a semantic no-op which just allows loads to more closely model the types
452 /// of their consuming operations.
453 ///
454 /// Currently, we also refuse to change the precise type used for an atomic load
455 /// or a volatile load. This is debatable, and might be reasonable to change
456 /// later. However, it is risky in case some backend or other part of LLVM is
457 /// relying on the exact type loaded to select appropriate atomic operations.
458 static Instruction *combineLoadToOperationType(InstCombiner &IC, LoadInst &LI) {
459   // FIXME: We could probably with some care handle both volatile and atomic
460   // loads here but it isn't clear that this is important.
461   if (!LI.isSimple())
462     return nullptr;
463
464   if (LI.use_empty())
465     return nullptr;
466
467   Type *Ty = LI.getType();
468   const DataLayout &DL = IC.getDataLayout();
469
470   // Try to canonicalize loads which are only ever stored to operate over
471   // integers instead of any other type. We only do this when the loaded type
472   // is sized and has a size exactly the same as its store size and the store
473   // size is a legal integer type.
474   if (!Ty->isIntegerTy() && Ty->isSized() &&
475       DL.isLegalInteger(DL.getTypeStoreSizeInBits(Ty)) &&
476       DL.getTypeStoreSizeInBits(Ty) == DL.getTypeSizeInBits(Ty)) {
477     if (std::all_of(LI.user_begin(), LI.user_end(), [&LI](User *U) {
478           auto *SI = dyn_cast<StoreInst>(U);
479           return SI && SI->getPointerOperand() != &LI;
480         })) {
481       LoadInst *NewLoad = combineLoadToNewType(
482           IC, LI,
483           Type::getIntNTy(LI.getContext(), DL.getTypeStoreSizeInBits(Ty)));
484       // Replace all the stores with stores of the newly loaded value.
485       for (auto UI = LI.user_begin(), UE = LI.user_end(); UI != UE;) {
486         auto *SI = cast<StoreInst>(*UI++);
487         IC.Builder->SetInsertPoint(SI);
488         combineStoreToNewValue(IC, *SI, NewLoad);
489         IC.EraseInstFromFunction(*SI);
490       }
491       assert(LI.use_empty() && "Failed to remove all users of the load!");
492       // Return the old load so the combiner can delete it safely.
493       return &LI;
494     }
495   }
496
497   // Fold away bit casts of the loaded value by loading the desired type.
498   // We can do this for BitCastInsts as well as casts from and to pointer types,
499   // as long as those are noops (i.e., the source or dest type have the same
500   // bitwidth as the target's pointers).
501   if (LI.hasOneUse())
502     if (auto* CI = dyn_cast<CastInst>(LI.user_back())) {
503       if (CI->isNoopCast(DL)) {
504         LoadInst *NewLoad = combineLoadToNewType(IC, LI, CI->getDestTy());
505         CI->replaceAllUsesWith(NewLoad);
506         IC.EraseInstFromFunction(*CI);
507         return &LI;
508       }
509     }
510
511   // FIXME: We should also canonicalize loads of vectors when their elements are
512   // cast to other types.
513   return nullptr;
514 }
515
516 static Instruction *unpackLoadToAggregate(InstCombiner &IC, LoadInst &LI) {
517   // FIXME: We could probably with some care handle both volatile and atomic
518   // stores here but it isn't clear that this is important.
519   if (!LI.isSimple())
520     return nullptr;
521
522   Type *T = LI.getType();
523   if (!T->isAggregateType())
524     return nullptr;
525
526   assert(LI.getAlignment() && "Alignment must be set at this point");
527
528   if (auto *ST = dyn_cast<StructType>(T)) {
529     // If the struct only have one element, we unpack.
530     unsigned Count = ST->getNumElements();
531     if (Count == 1) {
532       LoadInst *NewLoad = combineLoadToNewType(IC, LI, ST->getTypeAtIndex(0U),
533                                                ".unpack");
534       return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, IC.Builder->CreateInsertValue(
535         UndefValue::get(T), NewLoad, 0, LI.getName()));
536     }
537
538     // We don't want to break loads with padding here as we'd loose
539     // the knowledge that padding exists for the rest of the pipeline.
540     const DataLayout &DL = IC.getDataLayout();
541     auto *SL = DL.getStructLayout(ST);
542     if (SL->hasPadding())
543       return nullptr;
544
545     auto Name = LI.getName();
546     SmallString<16> LoadName = Name;
547     LoadName += ".unpack";
548     SmallString<16> EltName = Name;
549     EltName += ".elt";
550     auto *Addr = LI.getPointerOperand();
551     Value *V = UndefValue::get(T);
552     auto *IdxType = Type::getInt32Ty(ST->getContext());
553     auto *Zero = ConstantInt::get(IdxType, 0);
554     for (unsigned i = 0; i < Count; i++) {
555       Value *Indices[2] = {
556         Zero,
557         ConstantInt::get(IdxType, i),
558       };
559       auto *Ptr = IC.Builder->CreateInBoundsGEP(ST, Addr, makeArrayRef(Indices), EltName);
560       auto *L = IC.Builder->CreateAlignedLoad(Ptr, LI.getAlignment(),
561                                               LoadName);
562       V = IC.Builder->CreateInsertValue(V, L, i);
563     }
564
565     V->setName(Name);
566     return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, V);
567   }
568
569   if (auto *AT = dyn_cast<ArrayType>(T)) {
570     // If the array only have one element, we unpack.
571     if (AT->getNumElements() == 1) {
572       LoadInst *NewLoad = combineLoadToNewType(IC, LI, AT->getElementType(),
573                                                ".unpack");
574       return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, IC.Builder->CreateInsertValue(
575         UndefValue::get(T), NewLoad, 0, LI.getName()));
576     }
577   }
578
579   return nullptr;
580 }
581
582 // If we can determine that all possible objects pointed to by the provided
583 // pointer value are, not only dereferenceable, but also definitively less than
584 // or equal to the provided maximum size, then return true. Otherwise, return
585 // false (constant global values and allocas fall into this category).
586 //
587 // FIXME: This should probably live in ValueTracking (or similar).
588 static bool isObjectSizeLessThanOrEq(Value *V, uint64_t MaxSize,
589                                      const DataLayout &DL) {
590   SmallPtrSet<Value *, 4> Visited;
591   SmallVector<Value *, 4> Worklist(1, V);
592
593   do {
594     Value *P = Worklist.pop_back_val();
595     P = P->stripPointerCasts();
596
597     if (!Visited.insert(P).second)
598       continue;
599
600     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(P)) {
601       Worklist.push_back(SI->getTrueValue());
602       Worklist.push_back(SI->getFalseValue());
603       continue;
604     }
605
606     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(P)) {
607       for (Value *IncValue : PN->incoming_values())
608         Worklist.push_back(IncValue);
609       continue;
610     }
611
612     if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(P)) {
613       if (GA->mayBeOverridden())
614         return false;
615       Worklist.push_back(GA->getAliasee());
616       continue;
617     }
618
619     // If we know how big this object is, and it is less than MaxSize, continue
620     // searching. Otherwise, return false.
621     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(P)) {
622       if (!AI->getAllocatedType()->isSized())
623         return false;
624
625       ConstantInt *CS = dyn_cast<ConstantInt>(AI->getArraySize());
626       if (!CS)
627         return false;
628
629       uint64_t TypeSize = DL.getTypeAllocSize(AI->getAllocatedType());
630       // Make sure that, even if the multiplication below would wrap as an
631       // uint64_t, we still do the right thing.
632       if ((CS->getValue().zextOrSelf(128)*APInt(128, TypeSize)).ugt(MaxSize))
633         return false;
634       continue;
635     }
636
637     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(P)) {
638       if (!GV->hasDefinitiveInitializer() || !GV->isConstant())
639         return false;
640
641       uint64_t InitSize = DL.getTypeAllocSize(GV->getType()->getElementType());
642       if (InitSize > MaxSize)
643         return false;
644       continue;
645     }
646
647     return false;
648   } while (!Worklist.empty());
649
650   return true;
651 }
652
653 // If we're indexing into an object of a known size, and the outer index is
654 // not a constant, but having any value but zero would lead to undefined
655 // behavior, replace it with zero.
656 //
657 // For example, if we have:
658 // @f.a = private unnamed_addr constant [1 x i32] [i32 12], align 4
659 // ...
660 // %arrayidx = getelementptr inbounds [1 x i32]* @f.a, i64 0, i64 %x
661 // ... = load i32* %arrayidx, align 4
662 // Then we know that we can replace %x in the GEP with i64 0.
663 //
664 // FIXME: We could fold any GEP index to zero that would cause UB if it were
665 // not zero. Currently, we only handle the first such index. Also, we could
666 // also search through non-zero constant indices if we kept track of the
667 // offsets those indices implied.
668 static bool canReplaceGEPIdxWithZero(InstCombiner &IC, GetElementPtrInst *GEPI,
669                                      Instruction *MemI, unsigned &Idx) {
670   if (GEPI->getNumOperands() < 2)
671     return false;
672
673   // Find the first non-zero index of a GEP. If all indices are zero, return
674   // one past the last index.
675   auto FirstNZIdx = [](const GetElementPtrInst *GEPI) {
676     unsigned I = 1;
677     for (unsigned IE = GEPI->getNumOperands(); I != IE; ++I) {
678       Value *V = GEPI->getOperand(I);
679       if (const ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
680         if (CI->isZero())
681           continue;
682
683       break;
684     }
685
686     return I;
687   };
688
689   // Skip through initial 'zero' indices, and find the corresponding pointer
690   // type. See if the next index is not a constant.
691   Idx = FirstNZIdx(GEPI);
692   if (Idx == GEPI->getNumOperands())
693     return false;
694   if (isa<Constant>(GEPI->getOperand(Idx)))
695     return false;
696
697   SmallVector<Value *, 4> Ops(GEPI->idx_begin(), GEPI->idx_begin() + Idx);
698   Type *AllocTy = GetElementPtrInst::getIndexedType(
699       cast<PointerType>(GEPI->getOperand(0)->getType()->getScalarType())
700           ->getElementType(),
701       Ops);
702   if (!AllocTy || !AllocTy->isSized())
703     return false;
704   const DataLayout &DL = IC.getDataLayout();
705   uint64_t TyAllocSize = DL.getTypeAllocSize(AllocTy);
706
707   // If there are more indices after the one we might replace with a zero, make
708   // sure they're all non-negative. If any of them are negative, the overall
709   // address being computed might be before the base address determined by the
710   // first non-zero index.
711   auto IsAllNonNegative = [&]() {
712     for (unsigned i = Idx+1, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
713       bool KnownNonNegative, KnownNegative;
714       IC.ComputeSignBit(GEPI->getOperand(i), KnownNonNegative,
715                         KnownNegative, 0, MemI);
716       if (KnownNonNegative)
717         continue;
718       return false;
719     }
720
721     return true;
722   };
723
724   // FIXME: If the GEP is not inbounds, and there are extra indices after the
725   // one we'll replace, those could cause the address computation to wrap
726   // (rendering the IsAllNonNegative() check below insufficient). We can do
727   // better, ignoring zero indices (and other indices we can prove small
728   // enough not to wrap).
729   if (Idx+1 != GEPI->getNumOperands() && !GEPI->isInBounds())
730     return false;
731
732   // Note that isObjectSizeLessThanOrEq will return true only if the pointer is
733   // also known to be dereferenceable.
734   return isObjectSizeLessThanOrEq(GEPI->getOperand(0), TyAllocSize, DL) &&
735          IsAllNonNegative();
736 }
737
738 // If we're indexing into an object with a variable index for the memory
739 // access, but the object has only one element, we can assume that the index
740 // will always be zero. If we replace the GEP, return it.
741 template <typename T>
742 static Instruction *replaceGEPIdxWithZero(InstCombiner &IC, Value *Ptr,
743                                           T &MemI) {
744   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
745     unsigned Idx;
746     if (canReplaceGEPIdxWithZero(IC, GEPI, &MemI, Idx)) {
747       Instruction *NewGEPI = GEPI->clone();
748       NewGEPI->setOperand(Idx,
749         ConstantInt::get(GEPI->getOperand(Idx)->getType(), 0));
750       NewGEPI->insertBefore(GEPI);
751       MemI.setOperand(MemI.getPointerOperandIndex(), NewGEPI);
752       return NewGEPI;
753     }
754   }
755
756   return nullptr;
757 }
758
759 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
760   Value *Op = LI.getOperand(0);
761
762   // Try to canonicalize the loaded type.
763   if (Instruction *Res = combineLoadToOperationType(*this, LI))
764     return Res;
765
766   // Attempt to improve the alignment.
767   unsigned KnownAlign = getOrEnforceKnownAlignment(
768       Op, DL.getPrefTypeAlignment(LI.getType()), DL, &LI, AC, DT);
769   unsigned LoadAlign = LI.getAlignment();
770   unsigned EffectiveLoadAlign =
771       LoadAlign != 0 ? LoadAlign : DL.getABITypeAlignment(LI.getType());
772
773   if (KnownAlign > EffectiveLoadAlign)
774     LI.setAlignment(KnownAlign);
775   else if (LoadAlign == 0)
776     LI.setAlignment(EffectiveLoadAlign);
777
778   // Replace GEP indices if possible.
779   if (Instruction *NewGEPI = replaceGEPIdxWithZero(*this, Op, LI)) {
780       Worklist.Add(NewGEPI);
781       return &LI;
782   }
783
784   // None of the following transforms are legal for volatile/atomic loads.
785   // FIXME: Some of it is okay for atomic loads; needs refactoring.
786   if (!LI.isSimple()) return nullptr;
787
788   if (Instruction *Res = unpackLoadToAggregate(*this, LI))
789     return Res;
790
791   // Do really simple store-to-load forwarding and load CSE, to catch cases
792   // where there are several consecutive memory accesses to the same location,
793   // separated by a few arithmetic operations.
794   BasicBlock::iterator BBI(LI);
795   AAMDNodes AATags;
796   if (Value *AvailableVal =
797       FindAvailableLoadedValue(Op, LI.getParent(), BBI,
798                                DefMaxInstsToScan, AA, &AATags)) {
799     if (LoadInst *NLI = dyn_cast<LoadInst>(AvailableVal)) {
800       unsigned KnownIDs[] = {
801           LLVMContext::MD_tbaa,            LLVMContext::MD_alias_scope,
802           LLVMContext::MD_noalias,         LLVMContext::MD_range,
803           LLVMContext::MD_invariant_load,  LLVMContext::MD_nonnull,
804           LLVMContext::MD_invariant_group, LLVMContext::MD_align,
805           LLVMContext::MD_dereferenceable,
806           LLVMContext::MD_dereferenceable_or_null};
807       combineMetadata(NLI, &LI, KnownIDs);
808     };
809
810     return ReplaceInstUsesWith(
811         LI, Builder->CreateBitOrPointerCast(AvailableVal, LI.getType(),
812                                             LI.getName() + ".cast"));
813   }
814
815   // load(gep null, ...) -> unreachable
816   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
817     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
818     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
819     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) && GEPI->getPointerAddressSpace() == 0){
820       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
821       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
822       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
823       // CFG.
824       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
825                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
826       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
827     }
828   }
829
830   // load null/undef -> unreachable
831   // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
832   if (isa<UndefValue>(Op) ||
833       (isa<ConstantPointerNull>(Op) && LI.getPointerAddressSpace() == 0)) {
834     // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
835     // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
836     // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
837     new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
838                   Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
839     return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
840   }
841
842   if (Op->hasOneUse()) {
843     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
844     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
845     // exposes redundancy in the code.
846     //
847     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
848     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
849     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
850     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
851     // unconditionally.
852     //
853     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
854       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
855       unsigned Align = LI.getAlignment();
856       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI, Align) &&
857           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI, Align)) {
858         LoadInst *V1 = Builder->CreateLoad(SI->getOperand(1),
859                                            SI->getOperand(1)->getName()+".val");
860         LoadInst *V2 = Builder->CreateLoad(SI->getOperand(2),
861                                            SI->getOperand(2)->getName()+".val");
862         V1->setAlignment(Align);
863         V2->setAlignment(Align);
864         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), V1, V2);
865       }
866
867       // load (select (cond, null, P)) -> load P
868       if (isa<ConstantPointerNull>(SI->getOperand(1)) &&
869           LI.getPointerAddressSpace() == 0) {
870         LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
871         return &LI;
872       }
873
874       // load (select (cond, P, null)) -> load P
875       if (isa<ConstantPointerNull>(SI->getOperand(2)) &&
876           LI.getPointerAddressSpace() == 0) {
877         LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
878         return &LI;
879       }
880     }
881   }
882   return nullptr;
883 }
884
885 /// \brief Combine stores to match the type of value being stored.
886 ///
887 /// The core idea here is that the memory does not have any intrinsic type and
888 /// where we can we should match the type of a store to the type of value being
889 /// stored.
890 ///
891 /// However, this routine must never change the width of a store or the number of
892 /// stores as that would introduce a semantic change. This combine is expected to
893 /// be a semantic no-op which just allows stores to more closely model the types
894 /// of their incoming values.
895 ///
896 /// Currently, we also refuse to change the precise type used for an atomic or
897 /// volatile store. This is debatable, and might be reasonable to change later.
898 /// However, it is risky in case some backend or other part of LLVM is relying
899 /// on the exact type stored to select appropriate atomic operations.
900 ///
901 /// \returns true if the store was successfully combined away. This indicates
902 /// the caller must erase the store instruction. We have to let the caller erase
903 /// the store instruction as otherwise there is no way to signal whether it was
904 /// combined or not: IC.EraseInstFromFunction returns a null pointer.
905 static bool combineStoreToValueType(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
906   // FIXME: We could probably with some care handle both volatile and atomic
907   // stores here but it isn't clear that this is important.
908   if (!SI.isSimple())
909     return false;
910
911   Value *V = SI.getValueOperand();
912
913   // Fold away bit casts of the stored value by storing the original type.
914   if (auto *BC = dyn_cast<BitCastInst>(V)) {
915     V = BC->getOperand(0);
916     combineStoreToNewValue(IC, SI, V);
917     return true;
918   }
919
920   // FIXME: We should also canonicalize loads of vectors when their elements are
921   // cast to other types.
922   return false;
923 }
924
925 static bool unpackStoreToAggregate(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
926   // FIXME: We could probably with some care handle both volatile and atomic
927   // stores here but it isn't clear that this is important.
928   if (!SI.isSimple())
929     return false;
930
931   Value *V = SI.getValueOperand();
932   Type *T = V->getType();
933
934   if (!T->isAggregateType())
935     return false;
936
937   if (auto *ST = dyn_cast<StructType>(T)) {
938     // If the struct only have one element, we unpack.
939     unsigned Count = ST->getNumElements();
940     if (Count == 1) {
941       V = IC.Builder->CreateExtractValue(V, 0);
942       combineStoreToNewValue(IC, SI, V);
943       return true;
944     }
945
946     // We don't want to break loads with padding here as we'd loose
947     // the knowledge that padding exists for the rest of the pipeline.
948     const DataLayout &DL = IC.getDataLayout();
949     auto *SL = DL.getStructLayout(ST);
950     if (SL->hasPadding())
951       return false;
952
953     SmallString<16> EltName = V->getName();
954     EltName += ".elt";
955     auto *Addr = SI.getPointerOperand();
956     SmallString<16> AddrName = Addr->getName();
957     AddrName += ".repack";
958     auto *IdxType = Type::getInt32Ty(ST->getContext());
959     auto *Zero = ConstantInt::get(IdxType, 0);
960     for (unsigned i = 0; i < Count; i++) {
961       Value *Indices[2] = {
962         Zero,
963         ConstantInt::get(IdxType, i),
964       };
965       auto *Ptr = IC.Builder->CreateInBoundsGEP(ST, Addr, makeArrayRef(Indices), AddrName);
966       auto *Val = IC.Builder->CreateExtractValue(V, i, EltName);
967       IC.Builder->CreateStore(Val, Ptr);
968     }
969
970     return true;
971   }
972
973   if (auto *AT = dyn_cast<ArrayType>(T)) {
974     // If the array only have one element, we unpack.
975     if (AT->getNumElements() == 1) {
976       V = IC.Builder->CreateExtractValue(V, 0);
977       combineStoreToNewValue(IC, SI, V);
978       return true;
979     }
980   }
981
982   return false;
983 }
984
985 /// equivalentAddressValues - Test if A and B will obviously have the same
986 /// value. This includes recognizing that %t0 and %t1 will have the same
987 /// value in code like this:
988 ///   %t0 = getelementptr \@a, 0, 3
989 ///   store i32 0, i32* %t0
990 ///   %t1 = getelementptr \@a, 0, 3
991 ///   %t2 = load i32* %t1
992 ///
993 static bool equivalentAddressValues(Value *A, Value *B) {
994   // Test if the values are trivially equivalent.
995   if (A == B) return true;
996
997   // Test if the values come form identical arithmetic instructions.
998   // This uses isIdenticalToWhenDefined instead of isIdenticalTo because
999   // its only used to compare two uses within the same basic block, which
1000   // means that they'll always either have the same value or one of them
1001   // will have an undefined value.
1002   if (isa<BinaryOperator>(A) ||
1003       isa<CastInst>(A) ||
1004       isa<PHINode>(A) ||
1005       isa<GetElementPtrInst>(A))
1006     if (Instruction *BI = dyn_cast<Instruction>(B))
1007       if (cast<Instruction>(A)->isIdenticalToWhenDefined(BI))
1008         return true;
1009
1010   // Otherwise they may not be equivalent.
1011   return false;
1012 }
1013
1014 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
1015   Value *Val = SI.getOperand(0);
1016   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
1017
1018   // Try to canonicalize the stored type.
1019   if (combineStoreToValueType(*this, SI))
1020     return EraseInstFromFunction(SI);
1021
1022   // Attempt to improve the alignment.
1023   unsigned KnownAlign = getOrEnforceKnownAlignment(
1024       Ptr, DL.getPrefTypeAlignment(Val->getType()), DL, &SI, AC, DT);
1025   unsigned StoreAlign = SI.getAlignment();
1026   unsigned EffectiveStoreAlign =
1027       StoreAlign != 0 ? StoreAlign : DL.getABITypeAlignment(Val->getType());
1028
1029   if (KnownAlign > EffectiveStoreAlign)
1030     SI.setAlignment(KnownAlign);
1031   else if (StoreAlign == 0)
1032     SI.setAlignment(EffectiveStoreAlign);
1033
1034   // Try to canonicalize the stored type.
1035   if (unpackStoreToAggregate(*this, SI))
1036     return EraseInstFromFunction(SI);
1037
1038   // Replace GEP indices if possible.
1039   if (Instruction *NewGEPI = replaceGEPIdxWithZero(*this, Ptr, SI)) {
1040       Worklist.Add(NewGEPI);
1041       return &SI;
1042   }
1043
1044   // Don't hack volatile/ordered stores.
1045   // FIXME: Some bits are legal for ordered atomic stores; needs refactoring.
1046   if (!SI.isUnordered()) return nullptr;
1047
1048   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
1049   // alloca dead.
1050   if (Ptr->hasOneUse()) {
1051     if (isa<AllocaInst>(Ptr))
1052       return EraseInstFromFunction(SI);
1053     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
1054       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0))) {
1055         if (GEP->getOperand(0)->hasOneUse())
1056           return EraseInstFromFunction(SI);
1057       }
1058     }
1059   }
1060
1061   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consecutive
1062   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
1063   // situation often occurs with bitfield accesses.
1064   BasicBlock::iterator BBI(SI);
1065   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
1066        --ScanInsts) {
1067     --BBI;
1068     // Don't count debug info directives, lest they affect codegen,
1069     // and we skip pointer-to-pointer bitcasts, which are NOPs.
1070     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) ||
1071         (isa<BitCastInst>(BBI) && BBI->getType()->isPointerTy())) {
1072       ScanInsts++;
1073       continue;
1074     }
1075
1076     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
1077       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
1078       if (PrevSI->isUnordered() && equivalentAddressValues(PrevSI->getOperand(1),
1079                                                         SI.getOperand(1))) {
1080         ++NumDeadStore;
1081         ++BBI;
1082         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
1083         continue;
1084       }
1085       break;
1086     }
1087
1088     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
1089     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
1090     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
1091     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
1092       if (LI == Val && equivalentAddressValues(LI->getOperand(0), Ptr)) {
1093         assert(SI.isUnordered() && "can't eliminate ordering operation");
1094         return EraseInstFromFunction(SI);
1095       }
1096
1097       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
1098       // may not be dead.
1099       break;
1100     }
1101
1102     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
1103     if (BBI->mayWriteToMemory() || BBI->mayReadFromMemory())
1104       break;
1105   }
1106
1107   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
1108   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr) && SI.getPointerAddressSpace() == 0) {
1109     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
1110       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
1111       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
1112         Worklist.Add(U);  // Dropped a use.
1113     }
1114     return nullptr;  // Do not modify these!
1115   }
1116
1117   // store undef, Ptr -> noop
1118   if (isa<UndefValue>(Val))
1119     return EraseInstFromFunction(SI);
1120
1121   // The code below needs to be audited and adjusted for unordered atomics
1122   if (!SI.isSimple())
1123     return nullptr;
1124
1125   // If this store is the last instruction in the basic block (possibly
1126   // excepting debug info instructions), and if the block ends with an
1127   // unconditional branch, try to move it to the successor block.
1128   BBI = SI.getIterator();
1129   do {
1130     ++BBI;
1131   } while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) ||
1132            (isa<BitCastInst>(BBI) && BBI->getType()->isPointerTy()));
1133   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
1134     if (BI->isUnconditional())
1135       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
1136         return nullptr;  // xform done!
1137
1138   return nullptr;
1139 }
1140
1141 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
1142 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
1143 /// into a phi node with a store in the successor.
1144 ///
1145 /// Simplify things like:
1146 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
1147 /// into a phi node with a store in the successor.
1148 ///
1149 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
1150   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
1151
1152   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
1153   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
1154   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
1155   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
1156
1157   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
1158   // the other predecessor.
1159   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
1160   BasicBlock *P = *PI;
1161   BasicBlock *OtherBB = nullptr;
1162
1163   if (P != StoreBB)
1164     OtherBB = P;
1165
1166   if (++PI == pred_end(DestBB))
1167     return false;
1168
1169   P = *PI;
1170   if (P != StoreBB) {
1171     if (OtherBB)
1172       return false;
1173     OtherBB = P;
1174   }
1175   if (++PI != pred_end(DestBB))
1176     return false;
1177
1178   // Bail out if all the relevant blocks aren't distinct (this can happen,
1179   // for example, if SI is in an infinite loop)
1180   if (StoreBB == DestBB || OtherBB == DestBB)
1181     return false;
1182
1183   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
1184   BasicBlock::iterator BBI(OtherBB->getTerminator());
1185   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
1186   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
1187     return false;
1188
1189   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
1190   // else' case.  there is an instruction before the branch.
1191   StoreInst *OtherStore = nullptr;
1192   if (OtherBr->isUnconditional()) {
1193     --BBI;
1194     // Skip over debugging info.
1195     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) ||
1196            (isa<BitCastInst>(BBI) && BBI->getType()->isPointerTy())) {
1197       if (BBI==OtherBB->begin())
1198         return false;
1199       --BBI;
1200     }
1201     // If this isn't a store, isn't a store to the same location, or is not the
1202     // right kind of store, bail out.
1203     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
1204     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1) ||
1205         !SI.isSameOperationAs(OtherStore))
1206       return false;
1207   } else {
1208     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
1209     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
1210     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB &&
1211         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
1212       return false;
1213
1214     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
1215     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
1216     // lives in OtherBB.
1217     for (;; --BBI) {
1218       // Check to see if we find the matching store.
1219       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
1220         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1) ||
1221             !SI.isSameOperationAs(OtherStore))
1222           return false;
1223         break;
1224       }
1225       // If we find something that may be using or overwriting the stored
1226       // value, or if we run out of instructions, we can't do the xform.
1227       if (BBI->mayReadFromMemory() || BBI->mayWriteToMemory() ||
1228           BBI == OtherBB->begin())
1229         return false;
1230     }
1231
1232     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
1233     // make sure nothing reads or overwrites the stored value in
1234     // StoreBB.
1235     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
1236       // FIXME: This should really be AA driven.
1237       if (I->mayReadFromMemory() || I->mayWriteToMemory())
1238         return false;
1239     }
1240   }
1241
1242   // Insert a PHI node now if we need it.
1243   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
1244   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
1245     PHINode *PN = PHINode::Create(MergedVal->getType(), 2, "storemerge");
1246     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
1247     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
1248     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
1249   }
1250
1251   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
1252   // insert it.
1253   BBI = DestBB->getFirstInsertionPt();
1254   StoreInst *NewSI = new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
1255                                    SI.isVolatile(),
1256                                    SI.getAlignment(),
1257                                    SI.getOrdering(),
1258                                    SI.getSynchScope());
1259   InsertNewInstBefore(NewSI, *BBI);
1260   NewSI->setDebugLoc(OtherStore->getDebugLoc());
1261
1262   // If the two stores had AA tags, merge them.
1263   AAMDNodes AATags;
1264   SI.getAAMetadata(AATags);
1265   if (AATags) {
1266     OtherStore->getAAMetadata(AATags, /* Merge = */ true);
1267     NewSI->setAAMetadata(AATags);
1268   }
1269
1270   // Nuke the old stores.
1271   EraseInstFromFunction(SI);
1272   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
1273   return true;
1274 }