lib/Transforms/Scalar/CodeGenPrepare.cpp

   1 //===- CodeGenPrepare.cpp - Prepare a function for code generation --------===//
   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 pass munges the code in the input function to better prepare it for
  11 // SelectionDAG-based code generation. This works around limitations in it's
  12 // basic-block-at-a-time approach. It should eventually be removed.
  13 //
  14 //===----------------------------------------------------------------------===//
  15
  16 #define DEBUG_TYPE "codegenprepare"
  17 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  18 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  19 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
  20 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  21 #include "llvm/Analysis/DominatorInternals.h"
  22 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
  23 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  24 #include "llvm/Analysis/ProfileInfo.h"
  25 #include "llvm/Assembly/Writer.h"
  26 #include "llvm/IR/Constants.h"
  27 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
  28 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
  29 #include "llvm/IR/Function.h"
  30 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
  31 #include "llvm/IR/InlineAsm.h"
  32 #include "llvm/IR/Instructions.h"
  33 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
  34 #include "llvm/Pass.h"
  35 #include "llvm/Support/CallSite.h"
  36 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  37 #include "llvm/Support/Debug.h"
  38 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
  39 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  40 #include "llvm/Support/ValueHandle.h"
  41 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  42 #include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
  43 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
  44 #include "llvm/Transforms/Utils/AddrModeMatcher.h"
  45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
  46 #include "llvm/Transforms/Utils/BuildLibCalls.h"
  47 #include "llvm/Transforms/Utils/BypassSlowDivision.h"
  48 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
  49 using namespace llvm;
  50 using namespace llvm::PatternMatch;
  51
  52 STATISTIC(NumBlocksElim, "Number of blocks eliminated");
  53 STATISTIC(NumPHIsElim,   "Number of trivial PHIs eliminated");
  54 STATISTIC(NumGEPsElim,   "Number of GEPs converted to casts");
  55 STATISTIC(NumCmpUses, "Number of uses of Cmp expressions replaced with uses of "
  56                       "sunken Cmps");
  57 STATISTIC(NumCastUses, "Number of uses of Cast expressions replaced with uses "
  58                        "of sunken Casts");
  59 STATISTIC(NumMemoryInsts, "Number of memory instructions whose address "
  60                           "computations were sunk");
  61 STATISTIC(NumExtsMoved,  "Number of [s|z]ext instructions combined with loads");
  62 STATISTIC(NumExtUses,    "Number of uses of [s|z]ext instructions optimized");
  63 STATISTIC(NumRetsDup,    "Number of return instructions duplicated");
  64 STATISTIC(NumDbgValueMoved, "Number of debug value instructions moved");
  65 STATISTIC(NumSelectsExpanded, "Number of selects turned into branches");
  66
  67 static cl::opt<bool> DisableBranchOpts(
  68   "disable-cgp-branch-opts", cl::Hidden, cl::init(false),
  69   cl::desc("Disable branch optimizations in CodeGenPrepare"));
  70
  71 static cl::opt<bool> DisableSelectToBranch(
  72   "disable-cgp-select2branch", cl::Hidden, cl::init(false),
  73   cl::desc("Disable select to branch conversion."));
  74
  75 namespace {
  76   class CodeGenPrepare : public FunctionPass {
  77     /// TLI - Keep a pointer of a TargetLowering to consult for determining
  78     /// transformation profitability.
  79     const TargetLowering *TLI;
  80     const TargetLibraryInfo *TLInfo;
  81     DominatorTree *DT;
  82     ProfileInfo *PFI;
  83
  84     /// CurInstIterator - As we scan instructions optimizing them, this is the
  85     /// next instruction to optimize.  Xforms that can invalidate this should
  86     /// update it.
  87     BasicBlock::iterator CurInstIterator;
  88
  89     /// Keeps track of non-local addresses that have been sunk into a block.
  90     /// This allows us to avoid inserting duplicate code for blocks with
  91     /// multiple load/stores of the same address.
  92     DenseMap<Value*, Value*> SunkAddrs;
  93
  94     /// ModifiedDT - If CFG is modified in anyway, dominator tree may need to
  95     /// be updated.
  96     bool ModifiedDT;
  97
  98     /// OptSize - True if optimizing for size.
  99     bool OptSize;
 100
 101   public:
 102     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
 103     explicit CodeGenPrepare(const TargetLowering *tli = 0)
 104       : FunctionPass(ID), TLI(tli) {
 105         initializeCodeGenPreparePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
 106       }
 107     bool runOnFunction(Function &F);
 108
 109     const char *getPassName() const { return "CodeGen Prepare"; }
 110
 111     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
 112       AU.addPreserved<DominatorTree>();
 113       AU.addPreserved<ProfileInfo>();
 114       AU.addRequired<TargetLibraryInfo>();
 115     }
 116
 117   private:
 118     bool EliminateFallThrough(Function &F);
 119     bool EliminateMostlyEmptyBlocks(Function &F);
 120     bool CanMergeBlocks(const BasicBlock *BB, const BasicBlock *DestBB) const;
 121     void EliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB);
 122     bool OptimizeBlock(BasicBlock &BB);
 123     bool OptimizeInst(Instruction *I);
 124     bool OptimizeMemoryInst(Instruction *I, Value *Addr, Type *AccessTy);
 125     bool OptimizeInlineAsmInst(CallInst *CS);
 126     bool OptimizeCallInst(CallInst *CI);
 127     bool MoveExtToFormExtLoad(Instruction *I);
 128     bool OptimizeExtUses(Instruction *I);
 129     bool OptimizeSelectInst(SelectInst *SI);
 130     bool DupRetToEnableTailCallOpts(BasicBlock *BB);
 131     bool PlaceDbgValues(Function &F);
 132   };
 133 }
 134
 135 char CodeGenPrepare::ID = 0;
 136 INITIALIZE_PASS_BEGIN(CodeGenPrepare, "codegenprepare",
 137                 "Optimize for code generation", false, false)
 138 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfo)
 139 INITIALIZE_PASS_END(CodeGenPrepare, "codegenprepare",
 140                 "Optimize for code generation", false, false)
 141
 142 FunctionPass *llvm::createCodeGenPreparePass(const TargetLowering *TLI) {
 143   return new CodeGenPrepare(TLI);
 144 }
 145
 146 bool CodeGenPrepare::runOnFunction(Function &F) {
 147   bool EverMadeChange = false;
 148
 149   ModifiedDT = false;
 150   TLInfo = &getAnalysis<TargetLibraryInfo>();
 151   DT = getAnalysisIfAvailable<DominatorTree>();
 152   PFI = getAnalysisIfAvailable<ProfileInfo>();
 153   OptSize = F.getAttributes().hasAttribute(AttributeSet::FunctionIndex,
 154                                            Attribute::OptimizeForSize);
 155
 156   /// This optimization identifies DIV instructions that can be
 157   /// profitably bypassed and carried out with a shorter, faster divide.
 158   if (TLI && TLI->isSlowDivBypassed()) {
 159     const DenseMap<unsigned int, unsigned int> &BypassWidths =
 160        TLI->getBypassSlowDivWidths();
 161     for (Function::iterator I = F.begin(); I != F.end(); I++)
 162       EverMadeChange |= bypassSlowDivision(F, I, BypassWidths);
 163   }
 164
 165   // Eliminate blocks that contain only PHI nodes and an
 166   // unconditional branch.
 167   EverMadeChange |= EliminateMostlyEmptyBlocks(F);
 168
 169   // llvm.dbg.value is far away from the value then iSel may not be able
 170   // handle it properly. iSel will drop llvm.dbg.value if it can not
 171   // find a node corresponding to the value.
 172   EverMadeChange |= PlaceDbgValues(F);
 173
 174   bool MadeChange = true;
 175   while (MadeChange) {
 176     MadeChange = false;
 177     for (Function::iterator I = F.begin(); I != F.end(); ) {
 178       BasicBlock *BB = I++;
 179       MadeChange |= OptimizeBlock(*BB);
 180     }
 181     EverMadeChange |= MadeChange;
 182   }
 183
 184   SunkAddrs.clear();
 185
 186   if (!DisableBranchOpts) {
 187     MadeChange = false;
 188     SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> WorkList;
 189     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB) {
 190       SmallVector<BasicBlock*, 2> Successors(succ_begin(BB), succ_end(BB));
 191       MadeChange |= ConstantFoldTerminator(BB, true);
 192       if (!MadeChange) continue;
 193
 194       for (SmallVectorImpl<BasicBlock*>::iterator
 195              II = Successors.begin(), IE = Successors.end(); II != IE; ++II)
 196         if (pred_begin(*II) == pred_end(*II))
 197           WorkList.insert(*II);
 198     }
 199
 200     // Delete the dead blocks and any of their dead successors.
 201     MadeChange |= !WorkList.empty();
 202     while (!WorkList.empty()) {
 203       BasicBlock *BB = *WorkList.begin();
 204       WorkList.erase(BB);
 205       SmallVector<BasicBlock*, 2> Successors(succ_begin(BB), succ_end(BB));
 206
 207       DeleteDeadBlock(BB);
 208
 209       for (SmallVectorImpl<BasicBlock*>::iterator
 210              II = Successors.begin(), IE = Successors.end(); II != IE; ++II)
 211         if (pred_begin(*II) == pred_end(*II))
 212           WorkList.insert(*II);
 213     }
 214
 215     // Merge pairs of basic blocks with unconditional branches, connected by
 216     // a single edge.
 217     if (EverMadeChange || MadeChange)
 218       MadeChange |= EliminateFallThrough(F);
 219
 220     if (MadeChange)
 221       ModifiedDT = true;
 222     EverMadeChange |= MadeChange;
 223   }
 224
 225   if (ModifiedDT && DT)
 226     DT->DT->recalculate(F);
 227
 228   return EverMadeChange;
 229 }
 230
 231 /// EliminateFallThrough - Merge basic blocks which are connected
 232 /// by a single edge, where one of the basic blocks has a single successor
 233 /// pointing to the other basic block, which has a single predecessor.
 234 bool CodeGenPrepare::EliminateFallThrough(Function &F) {
 235   bool Changed = false;
 236   // Scan all of the blocks in the function, except for the entry block.
 237   for (Function::iterator I = ++F.begin(), E = F.end(); I != E; ) {
 238     BasicBlock *BB = I++;
 239     // If the destination block has a single pred, then this is a trivial
 240     // edge, just collapse it.
 241     BasicBlock *SinglePred = BB->getSinglePredecessor();
 242
 243     // Don't merge if BB's address is taken.
 244     if (!SinglePred || SinglePred == BB || BB->hasAddressTaken()) continue;
 245
 246     BranchInst *Term = dyn_cast<BranchInst>(SinglePred->getTerminator());
 247     if (Term && !Term->isConditional()) {
 248       Changed = true;
 249       DEBUG(dbgs() << "To merge:\n"<< *SinglePred << "\n\n\n");
 250       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.
 251       // If so, we will need to move BB back to the entry position.
 252       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
 253       MergeBasicBlockIntoOnlyPred(BB, this);
 254
 255       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
 256         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
 257
 258       // We have erased a block. Update the iterator.
 259       I = BB;
 260     }
 261   }
 262   return Changed;
 263 }
 264
 265 /// EliminateMostlyEmptyBlocks - eliminate blocks that contain only PHI nodes,
 266 /// debug info directives, and an unconditional branch.  Passes before isel
 267 /// (e.g. LSR/loopsimplify) often split edges in ways that are non-optimal for
 268 /// isel.  Start by eliminating these blocks so we can split them the way we
 269 /// want them.
 270 bool CodeGenPrepare::EliminateMostlyEmptyBlocks(Function &F) {
 271   bool MadeChange = false;
 272   // Note that this intentionally skips the entry block.
 273   for (Function::iterator I = ++F.begin(), E = F.end(); I != E; ) {
 274     BasicBlock *BB = I++;
 275
 276     // If this block doesn't end with an uncond branch, ignore it.
 277     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
 278     if (!BI || !BI->isUnconditional())
 279       continue;
 280
 281     // If the instruction before the branch (skipping debug info) isn't a phi
 282     // node, then other stuff is happening here.
 283     BasicBlock::iterator BBI = BI;
 284     if (BBI != BB->begin()) {
 285       --BBI;
 286       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) {
 287         if (BBI == BB->begin())
 288           break;
 289         --BBI;
 290       }
 291       if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) && !isa<PHINode>(BBI))
 292         continue;
 293     }
 294
 295     // Do not break infinite loops.
 296     BasicBlock *DestBB = BI->getSuccessor(0);
 297     if (DestBB == BB)
 298       continue;
 299
 300     if (!CanMergeBlocks(BB, DestBB))
 301       continue;
 302
 303     EliminateMostlyEmptyBlock(BB);
 304     MadeChange = true;
 305   }
 306   return MadeChange;
 307 }
 308
 309 /// CanMergeBlocks - Return true if we can merge BB into DestBB if there is a
 310 /// single uncond branch between them, and BB contains no other non-phi
 311 /// instructions.
 312 bool CodeGenPrepare::CanMergeBlocks(const BasicBlock *BB,
 313                                     const BasicBlock *DestBB) const {
 314   // We only want to eliminate blocks whose phi nodes are used by phi nodes in
 315   // the successor.  If there are more complex condition (e.g. preheaders),
 316   // don't mess around with them.
 317   BasicBlock::const_iterator BBI = BB->begin();
 318   while (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI++)) {
 319     for (Value::const_use_iterator UI = PN->use_begin(), E = PN->use_end();
 320          UI != E; ++UI) {
 321       const Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
 322       if (User->getParent() != DestBB || !isa<PHINode>(User))
 323         return false;
 324       // If User is inside DestBB block and it is a PHINode then check
 325       // incoming value. If incoming value is not from BB then this is
 326       // a complex condition (e.g. preheaders) we want to avoid here.
 327       if (User->getParent() == DestBB) {
 328         if (const PHINode *UPN = dyn_cast<PHINode>(User))
 329           for (unsigned I = 0, E = UPN->getNumIncomingValues(); I != E; ++I) {
 330             Instruction *Insn = dyn_cast<Instruction>(UPN->getIncomingValue(I));
 331             if (Insn && Insn->getParent() == BB &&
 332                 Insn->getParent() != UPN->getIncomingBlock(I))
 333               return false;
 334           }
 335       }
 336     }
 337   }
 338
 339   // If BB and DestBB contain any common predecessors, then the phi nodes in BB
 340   // and DestBB may have conflicting incoming values for the block.  If so, we
 341   // can't merge the block.
 342   const PHINode *DestBBPN = dyn_cast<PHINode>(DestBB->begin());
 343   if (!DestBBPN) return true;  // no conflict.
 344
 345   // Collect the preds of BB.
 346   SmallPtrSet<const BasicBlock*, 16> BBPreds;
 347   if (const PHINode *BBPN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
 348     // It is faster to get preds from a PHI than with pred_iterator.
 349     for (unsigned i = 0, e = BBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 350       BBPreds.insert(BBPN->getIncomingBlock(i));
 351   } else {
 352     BBPreds.insert(pred_begin(BB), pred_end(BB));
 353   }
 354
 355   // Walk the preds of DestBB.
 356   for (unsigned i = 0, e = DestBBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 357     BasicBlock *Pred = DestBBPN->getIncomingBlock(i);
 358     if (BBPreds.count(Pred)) {   // Common predecessor?
 359       BBI = DestBB->begin();
 360       while (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI++)) {
 361         const Value *V1 = PN->getIncomingValueForBlock(Pred);
 362         const Value *V2 = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
 363
 364         // If V2 is a phi node in BB, look up what the mapped value will be.
 365         if (const PHINode *V2PN = dyn_cast<PHINode>(V2))
 366           if (V2PN->getParent() == BB)
 367             V2 = V2PN->getIncomingValueForBlock(Pred);
 368
 369         // If there is a conflict, bail out.
 370         if (V1 != V2) return false;
 371       }
 372     }
 373   }
 374
 375   return true;
 376 }
 377
 378
 379 /// EliminateMostlyEmptyBlock - Eliminate a basic block that have only phi's and
 380 /// an unconditional branch in it.
 381 void CodeGenPrepare::EliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB) {
 382   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
 383   BasicBlock *DestBB = BI->getSuccessor(0);
 384
 385   DEBUG(dbgs() << "MERGING MOSTLY EMPTY BLOCKS - BEFORE:\n" << *BB << *DestBB);
 386
 387   // If the destination block has a single pred, then this is a trivial edge,
 388   // just collapse it.
 389   if (BasicBlock *SinglePred = DestBB->getSinglePredecessor()) {
 390     if (SinglePred != DestBB) {
 391       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.  If so, we
 392       // will need to move BB back to the entry position.
 393       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
 394       MergeBasicBlockIntoOnlyPred(DestBB, this);
 395
 396       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
 397         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
 398
 399       DEBUG(dbgs() << "AFTER:\n" << *DestBB << "\n\n\n");
 400       return;
 401     }
 402   }
 403
 404   // Otherwise, we have multiple predecessors of BB.  Update the PHIs in DestBB
 405   // to handle the new incoming edges it is about to have.
 406   PHINode *PN;
 407   for (BasicBlock::iterator BBI = DestBB->begin();
 408        (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
 409     // Remove the incoming value for BB, and remember it.
 410     Value *InVal = PN->removeIncomingValue(BB, false);
 411
 412     // Two options: either the InVal is a phi node defined in BB or it is some
 413     // value that dominates BB.
 414     PHINode *InValPhi = dyn_cast<PHINode>(InVal);
 415     if (InValPhi && InValPhi->getParent() == BB) {
 416       // Add all of the input values of the input PHI as inputs of this phi.
 417       for (unsigned i = 0, e = InValPhi->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 418         PN->addIncoming(InValPhi->getIncomingValue(i),
 419                         InValPhi->getIncomingBlock(i));
 420     } else {
 421       // Otherwise, add one instance of the dominating value for each edge that
 422       // we will be adding.
 423       if (PHINode *BBPN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
 424         for (unsigned i = 0, e = BBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 425           PN->addIncoming(InVal, BBPN->getIncomingBlock(i));
 426       } else {
 427         for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
 428           PN->addIncoming(InVal, *PI);
 429       }
 430     }
 431   }
 432
 433   // The PHIs are now updated, change everything that refers to BB to use
 434   // DestBB and remove BB.
 435   BB->replaceAllUsesWith(DestBB);
 436   if (DT && !ModifiedDT) {
 437     BasicBlock *BBIDom  = DT->getNode(BB)->getIDom()->getBlock();
 438     BasicBlock *DestBBIDom = DT->getNode(DestBB)->getIDom()->getBlock();
 439     BasicBlock *NewIDom = DT->findNearestCommonDominator(BBIDom, DestBBIDom);
 440     DT->changeImmediateDominator(DestBB, NewIDom);
 441     DT->eraseNode(BB);
 442   }
 443   if (PFI) {
 444     PFI->replaceAllUses(BB, DestBB);
 445     PFI->removeEdge(ProfileInfo::getEdge(BB, DestBB));
 446   }
 447   BB->eraseFromParent();
 448   ++NumBlocksElim;
 449
 450   DEBUG(dbgs() << "AFTER:\n" << *DestBB << "\n\n\n");
 451 }
 452
 453 /// OptimizeNoopCopyExpression - If the specified cast instruction is a noop
 454 /// copy (e.g. it's casting from one pointer type to another, i32->i8 on PPC),
 455 /// sink it into user blocks to reduce the number of virtual
 456 /// registers that must be created and coalesced.
 457 ///
 458 /// Return true if any changes are made.
 459 ///
 460 static bool OptimizeNoopCopyExpression(CastInst *CI, const TargetLowering &TLI){
 461   // If this is a noop copy,
 462   EVT SrcVT = TLI.getValueType(CI->getOperand(0)->getType());
 463   EVT DstVT = TLI.getValueType(CI->getType());
 464
 465   // This is an fp<->int conversion?
 466   if (SrcVT.isInteger() != DstVT.isInteger())
 467     return false;
 468
 469   // If this is an extension, it will be a zero or sign extension, which
 470   // isn't a noop.
 471   if (SrcVT.bitsLT(DstVT)) return false;
 472
 473   // If these values will be promoted, find out what they will be promoted
 474   // to.  This helps us consider truncates on PPC as noop copies when they
 475   // are.
 476   if (TLI.getTypeAction(CI->getContext(), SrcVT) ==
 477       TargetLowering::TypePromoteInteger)
 478     SrcVT = TLI.getTypeToTransformTo(CI->getContext(), SrcVT);
 479   if (TLI.getTypeAction(CI->getContext(), DstVT) ==
 480       TargetLowering::TypePromoteInteger)
 481     DstVT = TLI.getTypeToTransformTo(CI->getContext(), DstVT);
 482
 483   // If, after promotion, these are the same types, this is a noop copy.
 484   if (SrcVT != DstVT)
 485     return false;
 486
 487   BasicBlock *DefBB = CI->getParent();
 488
 489   /// InsertedCasts - Only insert a cast in each block once.
 490   DenseMap<BasicBlock*, CastInst*> InsertedCasts;
 491
 492   bool MadeChange = false;
 493   for (Value::use_iterator UI = CI->use_begin(), E = CI->use_end();
 494        UI != E; ) {
 495     Use &TheUse = UI.getUse();
 496     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
 497
 498     // Figure out which BB this cast is used in.  For PHI's this is the
 499     // appropriate predecessor block.
 500     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
 501     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
 502       UserBB = PN->getIncomingBlock(UI);
 503     }
 504
 505     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
 506     ++UI;
 507
 508     // If this user is in the same block as the cast, don't change the cast.
 509     if (UserBB == DefBB) continue;
 510
 511     // If we have already inserted a cast into this block, use it.
 512     CastInst *&InsertedCast = InsertedCasts[UserBB];
 513
 514     if (!InsertedCast) {
 515       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
 516       InsertedCast =
 517         CastInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getOperand(0), CI->getType(), "",
 518                          InsertPt);
 519       MadeChange = true;
 520     }
 521
 522     // Replace a use of the cast with a use of the new cast.
 523     TheUse = InsertedCast;
 524     ++NumCastUses;
 525   }
 526
 527   // If we removed all uses, nuke the cast.
 528   if (CI->use_empty()) {
 529     CI->eraseFromParent();
 530     MadeChange = true;
 531   }
 532
 533   return MadeChange;
 534 }
 535
 536 /// OptimizeCmpExpression - sink the given CmpInst into user blocks to reduce
 537 /// the number of virtual registers that must be created and coalesced.  This is
 538 /// a clear win except on targets with multiple condition code registers
 539 ///  (PowerPC), where it might lose; some adjustment may be wanted there.
 540 ///
 541 /// Return true if any changes are made.
 542 static bool OptimizeCmpExpression(CmpInst *CI) {
 543   BasicBlock *DefBB = CI->getParent();
 544
 545   /// InsertedCmp - Only insert a cmp in each block once.
 546   DenseMap<BasicBlock*, CmpInst*> InsertedCmps;
 547
 548   bool MadeChange = false;
 549   for (Value::use_iterator UI = CI->use_begin(), E = CI->use_end();
 550        UI != E; ) {
 551     Use &TheUse = UI.getUse();
 552     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
 553
 554     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
 555     ++UI;
 556
 557     // Don't bother for PHI nodes.
 558     if (isa<PHINode>(User))
 559       continue;
 560
 561     // Figure out which BB this cmp is used in.
 562     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
 563
 564     // If this user is in the same block as the cmp, don't change the cmp.
 565     if (UserBB == DefBB) continue;
 566
 567     // If we have already inserted a cmp into this block, use it.
 568     CmpInst *&InsertedCmp = InsertedCmps[UserBB];
 569
 570     if (!InsertedCmp) {
 571       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
 572       InsertedCmp =
 573         CmpInst::Create(CI->getOpcode(),
 574                         CI->getPredicate(),  CI->getOperand(0),
 575                         CI->getOperand(1), "", InsertPt);
 576       MadeChange = true;
 577     }
 578
 579     // Replace a use of the cmp with a use of the new cmp.
 580     TheUse = InsertedCmp;
 581     ++NumCmpUses;
 582   }
 583
 584   // If we removed all uses, nuke the cmp.
 585   if (CI->use_empty())
 586     CI->eraseFromParent();
 587
 588   return MadeChange;
 589 }
 590
 591 namespace {
 592 class CodeGenPrepareFortifiedLibCalls : public SimplifyFortifiedLibCalls {
 593 protected:
 594   void replaceCall(Value *With) {
 595     CI->replaceAllUsesWith(With);
 596     CI->eraseFromParent();
 597   }
 598   bool isFoldable(unsigned SizeCIOp, unsigned, bool) const {
 599       if (ConstantInt *SizeCI =
 600                              dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(SizeCIOp)))
 601         return SizeCI->isAllOnesValue();
 602     return false;
 603   }
 604 };
 605 } // end anonymous namespace
 606
 607 bool CodeGenPrepare::OptimizeCallInst(CallInst *CI) {
 608   BasicBlock *BB = CI->getParent();
 609
 610   // Lower inline assembly if we can.
 611   // If we found an inline asm expession, and if the target knows how to
 612   // lower it to normal LLVM code, do so now.
 613   if (TLI && isa<InlineAsm>(CI->getCalledValue())) {
 614     if (TLI->ExpandInlineAsm(CI)) {
 615       // Avoid invalidating the iterator.
 616       CurInstIterator = BB->begin();
 617       // Avoid processing instructions out of order, which could cause
 618       // reuse before a value is defined.
 619       SunkAddrs.clear();
 620       return true;
 621     }
 622     // Sink address computing for memory operands into the block.
 623     if (OptimizeInlineAsmInst(CI))
 624       return true;
 625   }
 626
 627   // Lower all uses of llvm.objectsize.*
 628   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CI);
 629   if (II && II->getIntrinsicID() == Intrinsic::objectsize) {
 630     bool Min = (cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1))->getZExtValue() == 1);
 631     Type *ReturnTy = CI->getType();
 632     Constant *RetVal = ConstantInt::get(ReturnTy, Min ? 0 : -1ULL);
 633
 634     // Substituting this can cause recursive simplifications, which can
 635     // invalidate our iterator.  Use a WeakVH to hold onto it in case this
 636     // happens.
 637     WeakVH IterHandle(CurInstIterator);
 638
 639     replaceAndRecursivelySimplify(CI, RetVal, TLI ? TLI->getDataLayout() : 0,
 640                                   TLInfo, ModifiedDT ? 0 : DT);
 641
 642     // If the iterator instruction was recursively deleted, start over at the
 643     // start of the block.
 644     if (IterHandle != CurInstIterator) {
 645       CurInstIterator = BB->begin();
 646       SunkAddrs.clear();
 647     }
 648     return true;
 649   }
 650
 651   if (II && TLI) {
 652     SmallVector<Value*, 2> PtrOps;
 653     Type *AccessTy;
 654     if (TLI->GetAddrModeArguments(II, PtrOps, AccessTy))
 655       while (!PtrOps.empty())
 656         if (OptimizeMemoryInst(II, PtrOps.pop_back_val(), AccessTy))
 657           return true;
 658   }
 659
 660   // From here on out we're working with named functions.
 661   if (CI->getCalledFunction() == 0) return false;
 662
 663   // We'll need DataLayout from here on out.
 664   const DataLayout *TD = TLI ? TLI->getDataLayout() : 0;
 665   if (!TD) return false;
 666
 667   // Lower all default uses of _chk calls.  This is very similar
 668   // to what InstCombineCalls does, but here we are only lowering calls
 669   // that have the default "don't know" as the objectsize.  Anything else
 670   // should be left alone.
 671   CodeGenPrepareFortifiedLibCalls Simplifier;
 672   return Simplifier.fold(CI, TD, TLInfo);
 673 }
 674
 675 /// DupRetToEnableTailCallOpts - Look for opportunities to duplicate return
 676 /// instructions to the predecessor to enable tail call optimizations. The
 677 /// case it is currently looking for is:
 678 /// @code
 679 /// bb0:
 680 ///   %tmp0 = tail call i32 @f0()
 681 ///   br label %return
 682 /// bb1:
 683 ///   %tmp1 = tail call i32 @f1()
 684 ///   br label %return
 685 /// bb2:
 686 ///   %tmp2 = tail call i32 @f2()
 687 ///   br label %return
 688 /// return:
 689 ///   %retval = phi i32 [ %tmp0, %bb0 ], [ %tmp1, %bb1 ], [ %tmp2, %bb2 ]
 690 ///   ret i32 %retval
 691 /// @endcode
 692 ///
 693 /// =>
 694 ///
 695 /// @code
 696 /// bb0:
 697 ///   %tmp0 = tail call i32 @f0()
 698 ///   ret i32 %tmp0
 699 /// bb1:
 700 ///   %tmp1 = tail call i32 @f1()
 701 ///   ret i32 %tmp1
 702 /// bb2:
 703 ///   %tmp2 = tail call i32 @f2()
 704 ///   ret i32 %tmp2
 705 /// @endcode
 706 bool CodeGenPrepare::DupRetToEnableTailCallOpts(BasicBlock *BB) {
 707   if (!TLI)
 708     return false;
 709
 710   ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator());
 711   if (!RI)
 712     return false;
 713
 714   PHINode *PN = 0;
 715   BitCastInst *BCI = 0;
 716   Value *V = RI->getReturnValue();
 717   if (V) {
 718     BCI = dyn_cast<BitCastInst>(V);
 719     if (BCI)
 720       V = BCI->getOperand(0);
 721
 722     PN = dyn_cast<PHINode>(V);
 723     if (!PN)
 724       return false;
 725   }
 726
 727   if (PN && PN->getParent() != BB)
 728     return false;
 729
 730   // It's not safe to eliminate the sign / zero extension of the return value.
 731   // See llvm::isInTailCallPosition().
 732   const Function *F = BB->getParent();
 733   Attribute CallerRetAttr = F->getAttributes().getRetAttributes();
 734   if (CallerRetAttr.hasAttribute(Attribute::ZExt) ||
 735       CallerRetAttr.hasAttribute(Attribute::SExt))
 736     return false;
 737
 738   // Make sure there are no instructions between the PHI and return, or that the
 739   // return is the first instruction in the block.
 740   if (PN) {
 741     BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
 742     do { ++BI; } while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BI));
 743     if (&*BI == BCI)
 744       // Also skip over the bitcast.
 745       ++BI;
 746     if (&*BI != RI)
 747       return false;
 748   } else {
 749     BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
 750     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BI)) ++BI;
 751     if (&*BI != RI)
 752       return false;
 753   }
 754
 755   /// Only dup the ReturnInst if the CallInst is likely to be emitted as a tail
 756   /// call.
 757   SmallVector<CallInst*, 4> TailCalls;
 758   if (PN) {
 759     for (unsigned I = 0, E = PN->getNumIncomingValues(); I != E; ++I) {
 760       CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(PN->getIncomingValue(I));
 761       // Make sure the phi value is indeed produced by the tail call.
 762       if (CI && CI->hasOneUse() && CI->getParent() == PN->getIncomingBlock(I) &&
 763           TLI->mayBeEmittedAsTailCall(CI))
 764         TailCalls.push_back(CI);
 765     }
 766   } else {
 767     SmallPtrSet<BasicBlock*, 4> VisitedBBs;
 768     for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE; ++PI) {
 769       if (!VisitedBBs.insert(*PI))
 770         continue;
 771
 772       BasicBlock::InstListType &InstList = (*PI)->getInstList();
 773       BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RI = InstList.rbegin();
 774       BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RE = InstList.rend();
 775       do { ++RI; } while (RI != RE && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI));
 776       if (RI == RE)
 777         continue;
 778
 779       CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(&*RI);
 780       if (CI && CI->use_empty() && TLI->mayBeEmittedAsTailCall(CI))
 781         TailCalls.push_back(CI);
 782     }
 783   }
 784
 785   bool Changed = false;
 786   for (unsigned i = 0, e = TailCalls.size(); i != e; ++i) {
 787     CallInst *CI = TailCalls[i];
 788     CallSite CS(CI);
 789
 790     // Conservatively require the attributes of the call to match those of the
 791     // return. Ignore noalias because it doesn't affect the call sequence.
 792     Attribute CalleeRetAttr = CS.getAttributes().getRetAttributes();
 793     if (AttrBuilder(CalleeRetAttr).
 794           removeAttribute(Attribute::NoAlias) !=
 795         AttrBuilder(CallerRetAttr).
 796           removeAttribute(Attribute::NoAlias))
 797       continue;
 798
 799     // Make sure the call instruction is followed by an unconditional branch to
 800     // the return block.
 801     BasicBlock *CallBB = CI->getParent();
 802     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CallBB->getTerminator());
 803     if (!BI || !BI->isUnconditional() || BI->getSuccessor(0) != BB)
 804       continue;
 805
 806     // Duplicate the return into CallBB.
 807     (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RI, BB, CallBB);
 808     ModifiedDT = Changed = true;
 809     ++NumRetsDup;
 810   }
 811
 812   // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
 813   if (Changed && !BB->hasAddressTaken() && pred_begin(BB) == pred_end(BB))
 814     BB->eraseFromParent();
 815
 816   return Changed;
 817 }
 818
 819 //===----------------------------------------------------------------------===//
 820 // Memory Optimization
 821 //===----------------------------------------------------------------------===//
 822
 823 /// IsNonLocalValue - Return true if the specified values are defined in a
 824 /// different basic block than BB.
 825 static bool IsNonLocalValue(Value *V, BasicBlock *BB) {
 826   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
 827     return I->getParent() != BB;
 828   return false;
 829 }
 830
 831 /// OptimizeMemoryInst - Load and Store Instructions often have
 832 /// addressing modes that can do significant amounts of computation.  As such,
 833 /// instruction selection will try to get the load or store to do as much
 834 /// computation as possible for the program.  The problem is that isel can only
 835 /// see within a single block.  As such, we sink as much legal addressing mode
 836 /// stuff into the block as possible.
 837 ///
 838 /// This method is used to optimize both load/store and inline asms with memory
 839 /// operands.
 840 bool CodeGenPrepare::OptimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
 841                                         Type *AccessTy) {
 842   Value *Repl = Addr;
 843
 844   // Try to collapse single-value PHI nodes.  This is necessary to undo
 845   // unprofitable PRE transformations.
 846   SmallVector<Value*, 8> worklist;
 847   SmallPtrSet<Value*, 16> Visited;
 848   worklist.push_back(Addr);
 849
 850   // Use a worklist to iteratively look through PHI nodes, and ensure that
 851   // the addressing mode obtained from the non-PHI roots of the graph
 852   // are equivalent.
 853   Value *Consensus = 0;
 854   unsigned NumUsesConsensus = 0;
 855   bool IsNumUsesConsensusValid = false;
 856   SmallVector<Instruction*, 16> AddrModeInsts;
 857   ExtAddrMode AddrMode;
 858   while (!worklist.empty()) {
 859     Value *V = worklist.back();
 860     worklist.pop_back();
 861
 862     // Break use-def graph loops.
 863     if (!Visited.insert(V)) {
 864       Consensus = 0;
 865       break;
 866     }
 867
 868     // For a PHI node, push all of its incoming values.
 869     if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(V)) {
 870       for (unsigned i = 0, e = P->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 871         worklist.push_back(P->getIncomingValue(i));
 872       continue;
 873     }
 874
 875     // For non-PHIs, determine the addressing mode being computed.
 876     SmallVector<Instruction*, 16> NewAddrModeInsts;
 877     ExtAddrMode NewAddrMode =
 878       AddressingModeMatcher::Match(V, AccessTy, MemoryInst,
 879                                    NewAddrModeInsts, *TLI);
 880
 881     // This check is broken into two cases with very similar code to avoid using
 882     // getNumUses() as much as possible. Some values have a lot of uses, so
 883     // calling getNumUses() unconditionally caused a significant compile-time
 884     // regression.
 885     if (!Consensus) {
 886       Consensus = V;
 887       AddrMode = NewAddrMode;
 888       AddrModeInsts = NewAddrModeInsts;
 889       continue;
 890     } else if (NewAddrMode == AddrMode) {
 891       if (!IsNumUsesConsensusValid) {
 892         NumUsesConsensus = Consensus->getNumUses();
 893         IsNumUsesConsensusValid = true;
 894       }
 895
 896       // Ensure that the obtained addressing mode is equivalent to that obtained
 897       // for all other roots of the PHI traversal.  Also, when choosing one
 898       // such root as representative, select the one with the most uses in order
 899       // to keep the cost modeling heuristics in AddressingModeMatcher
 900       // applicable.
 901       unsigned NumUses = V->getNumUses();
 902       if (NumUses > NumUsesConsensus) {
 903         Consensus = V;
 904         NumUsesConsensus = NumUses;
 905         AddrModeInsts = NewAddrModeInsts;
 906       }
 907       continue;
 908     }
 909
 910     Consensus = 0;
 911     break;
 912   }
 913
 914   // If the addressing mode couldn't be determined, or if multiple different
 915   // ones were determined, bail out now.
 916   if (!Consensus) return false;
 917
 918   // Check to see if any of the instructions supersumed by this addr mode are
 919   // non-local to I's BB.
 920   bool AnyNonLocal = false;
 921   for (unsigned i = 0, e = AddrModeInsts.size(); i != e; ++i) {
 922     if (IsNonLocalValue(AddrModeInsts[i], MemoryInst->getParent())) {
 923       AnyNonLocal = true;
 924       break;
 925     }
 926   }
 927
 928   // If all the instructions matched are already in this BB, don't do anything.
 929   if (!AnyNonLocal) {
 930     DEBUG(dbgs() << "CGP: Found      local addrmode: " << AddrMode << "\n");
 931     return false;
 932   }
 933
 934   // Insert this computation right after this user.  Since our caller is
 935   // scanning from the top of the BB to the bottom, reuse of the expr are
 936   // guaranteed to happen later.
 937   IRBuilder<> Builder(MemoryInst);
 938
 939   // Now that we determined the addressing expression we want to use and know
 940   // that we have to sink it into this block.  Check to see if we have already
 941   // done this for some other load/store instr in this block.  If so, reuse the
 942   // computation.
 943   Value *&SunkAddr = SunkAddrs[Addr];
 944   if (SunkAddr) {
 945     DEBUG(dbgs() << "CGP: Reusing nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
 946                  << *MemoryInst);
 947     if (SunkAddr->getType() != Addr->getType())
 948       SunkAddr = Builder.CreateBitCast(SunkAddr, Addr->getType());
 949   } else {
 950     DEBUG(dbgs() << "CGP: SINKING nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
 951                  << *MemoryInst);
 952     Type *IntPtrTy =
 953           TLI->getDataLayout()->getIntPtrType(AccessTy->getContext());
 954
 955     Value *Result = 0;
 956
 957     // Start with the base register. Do this first so that subsequent address
 958     // matching finds it last, which will prevent it from trying to match it
 959     // as the scaled value in case it happens to be a mul. That would be
 960     // problematic if we've sunk a different mul for the scale, because then
 961     // we'd end up sinking both muls.
 962     if (AddrMode.BaseReg) {
 963       Value *V = AddrMode.BaseReg;
 964       if (V->getType()->isPointerTy())
 965         V = Builder.CreatePtrToInt(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
 966       if (V->getType() != IntPtrTy)
 967         V = Builder.CreateIntCast(V, IntPtrTy, /*isSigned=*/true, "sunkaddr");
 968       Result = V;
 969     }
 970
 971     // Add the scale value.
 972     if (AddrMode.Scale) {
 973       Value *V = AddrMode.ScaledReg;
 974       if (V->getType() == IntPtrTy) {
 975         // done.
 976       } else if (V->getType()->isPointerTy()) {
 977         V = Builder.CreatePtrToInt(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
 978       } else if (cast<IntegerType>(IntPtrTy)->getBitWidth() <
 979                  cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth()) {
 980         V = Builder.CreateTrunc(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
 981       } else {
 982         V = Builder.CreateSExt(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
 983       }
 984       if (AddrMode.Scale != 1)
 985         V = Builder.CreateMul(V, ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.Scale),
 986                               "sunkaddr");
 987       if (Result)
 988         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
 989       else
 990         Result = V;
 991     }
 992
 993     // Add in the BaseGV if present.
 994     if (AddrMode.BaseGV) {
 995       Value *V = Builder.CreatePtrToInt(AddrMode.BaseGV, IntPtrTy, "sunkaddr");
 996       if (Result)
 997         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
 998       else
 999         Result = V;
1000     }
1001
1002     // Add in the Base Offset if present.
1003     if (AddrMode.BaseOffs) {
1004       Value *V = ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.BaseOffs);
1005       if (Result)
1006         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
1007       else
1008         Result = V;
1009     }
1010
1011     if (Result == 0)
1012       SunkAddr = Constant::getNullValue(Addr->getType());
1013     else
1014       SunkAddr = Builder.CreateIntToPtr(Result, Addr->getType(), "sunkaddr");
1015   }
1016
1017   MemoryInst->replaceUsesOfWith(Repl, SunkAddr);
1018
1019   // If we have no uses, recursively delete the value and all dead instructions
1020   // using it.
1021   if (Repl->use_empty()) {
1022     // This can cause recursive deletion, which can invalidate our iterator.
1023     // Use a WeakVH to hold onto it in case this happens.
1024     WeakVH IterHandle(CurInstIterator);
1025     BasicBlock *BB = CurInstIterator->getParent();
1026
1027     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Repl, TLInfo);
1028
1029     if (IterHandle != CurInstIterator) {
1030       // If the iterator instruction was recursively deleted, start over at the
1031       // start of the block.
1032       CurInstIterator = BB->begin();
1033       SunkAddrs.clear();
1034     } else {
1035       // This address is now available for reassignment, so erase the table
1036       // entry; we don't want to match some completely different instruction.
1037       SunkAddrs[Addr] = 0;
1038     }
1039   }
1040   ++NumMemoryInsts;
1041   return true;
1042 }
1043
1044 /// OptimizeInlineAsmInst - If there are any memory operands, use
1045 /// OptimizeMemoryInst to sink their address computing into the block when
1046 /// possible / profitable.
1047 bool CodeGenPrepare::OptimizeInlineAsmInst(CallInst *CS) {
1048   bool MadeChange = false;
1049
1050   TargetLowering::AsmOperandInfoVector
1051     TargetConstraints = TLI->ParseConstraints(CS);
1052   unsigned ArgNo = 0;
1053   for (unsigned i = 0, e = TargetConstraints.size(); i != e; ++i) {
1054     TargetLowering::AsmOperandInfo &OpInfo = TargetConstraints[i];
1055
1056     // Compute the constraint code and ConstraintType to use.
1057     TLI->ComputeConstraintToUse(OpInfo, SDValue());
1058
1059     if (OpInfo.ConstraintType == TargetLowering::C_Memory &&
1060         OpInfo.isIndirect) {
1061       Value *OpVal = CS->getArgOperand(ArgNo++);
1062       MadeChange |= OptimizeMemoryInst(CS, OpVal, OpVal->getType());
1063     } else if (OpInfo.Type == InlineAsm::isInput)
1064       ArgNo++;
1065   }
1066
1067   return MadeChange;
1068 }
1069
1070 /// MoveExtToFormExtLoad - Move a zext or sext fed by a load into the same
1071 /// basic block as the load, unless conditions are unfavorable. This allows
1072 /// SelectionDAG to fold the extend into the load.
1073 ///
1074 bool CodeGenPrepare::MoveExtToFormExtLoad(Instruction *I) {
1075   // Look for a load being extended.
1076   LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I->getOperand(0));
1077   if (!LI) return false;
1078
1079   // If they're already in the same block, there's nothing to do.
1080   if (LI->getParent() == I->getParent())
1081     return false;
1082
1083   // If the load has other users and the truncate is not free, this probably
1084   // isn't worthwhile.
1085   if (!LI->hasOneUse() &&
1086       TLI && (TLI->isTypeLegal(TLI->getValueType(LI->getType())) ||
1087               !TLI->isTypeLegal(TLI->getValueType(I->getType()))) &&
1088       !TLI->isTruncateFree(I->getType(), LI->getType()))
1089     return false;
1090
1091   // Check whether the target supports casts folded into loads.
1092   unsigned LType;
1093   if (isa<ZExtInst>(I))
1094     LType = ISD::ZEXTLOAD;
1095   else {
1096     assert(isa<SExtInst>(I) && "Unexpected ext type!");
1097     LType = ISD::SEXTLOAD;
1098   }
1099   if (TLI && !TLI->isLoadExtLegal(LType, TLI->getValueType(LI->getType())))
1100     return false;
1101
1102   // Move the extend into the same block as the load, so that SelectionDAG
1103   // can fold it.
1104   I->removeFromParent();
1105   I->insertAfter(LI);
1106   ++NumExtsMoved;
1107   return true;
1108 }
1109
1110 bool CodeGenPrepare::OptimizeExtUses(Instruction *I) {
1111   BasicBlock *DefBB = I->getParent();
1112
1113   // If the result of a {s|z}ext and its source are both live out, rewrite all
1114   // other uses of the source with result of extension.
1115   Value *Src = I->getOperand(0);
1116   if (Src->hasOneUse())
1117     return false;
1118
1119   // Only do this xform if truncating is free.
1120   if (TLI && !TLI->isTruncateFree(I->getType(), Src->getType()))
1121     return false;
1122
1123   // Only safe to perform the optimization if the source is also defined in
1124   // this block.
1125   if (!isa<Instruction>(Src) || DefBB != cast<Instruction>(Src)->getParent())
1126     return false;
1127
1128   bool DefIsLiveOut = false;
1129   for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end();
1130        UI != E; ++UI) {
1131     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1132
1133     // Figure out which BB this ext is used in.
1134     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
1135     if (UserBB == DefBB) continue;
1136     DefIsLiveOut = true;
1137     break;
1138   }
1139   if (!DefIsLiveOut)
1140     return false;
1141
1142   // Make sure non of the uses are PHI nodes.
1143   for (Value::use_iterator UI = Src->use_begin(), E = Src->use_end();
1144        UI != E; ++UI) {
1145     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1146     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
1147     if (UserBB == DefBB) continue;
1148     // Be conservative. We don't want this xform to end up introducing
1149     // reloads just before load / store instructions.
1150     if (isa<PHINode>(User) || isa<LoadInst>(User) || isa<StoreInst>(User))
1151       return false;
1152   }
1153
1154   // InsertedTruncs - Only insert one trunc in each block once.
1155   DenseMap<BasicBlock*, Instruction*> InsertedTruncs;
1156
1157   bool MadeChange = false;
1158   for (Value::use_iterator UI = Src->use_begin(), E = Src->use_end();
1159        UI != E; ++UI) {
1160     Use &TheUse = UI.getUse();
1161     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1162
1163     // Figure out which BB this ext is used in.
1164     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
1165     if (UserBB == DefBB) continue;
1166
1167     // Both src and def are live in this block. Rewrite the use.
1168     Instruction *&InsertedTrunc = InsertedTruncs[UserBB];
1169
1170     if (!InsertedTrunc) {
1171       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
1172       InsertedTrunc = new TruncInst(I, Src->getType(), "", InsertPt);
1173     }
1174
1175     // Replace a use of the {s|z}ext source with a use of the result.
1176     TheUse = InsertedTrunc;
1177     ++NumExtUses;
1178     MadeChange = true;
1179   }
1180
1181   return MadeChange;
1182 }
1183
1184 /// isFormingBranchFromSelectProfitable - Returns true if a SelectInst should be
1185 /// turned into an explicit branch.
1186 static bool isFormingBranchFromSelectProfitable(SelectInst *SI) {
1187   // FIXME: This should use the same heuristics as IfConversion to determine
1188   // whether a select is better represented as a branch.  This requires that
1189   // branch probability metadata is preserved for the select, which is not the
1190   // case currently.
1191
1192   CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(SI->getCondition());
1193
1194   // If the branch is predicted right, an out of order CPU can avoid blocking on
1195   // the compare.  Emit cmovs on compares with a memory operand as branches to
1196   // avoid stalls on the load from memory.  If the compare has more than one use
1197   // there's probably another cmov or setcc around so it's not worth emitting a
1198   // branch.
1199   if (!Cmp)
1200     return false;
1201
1202   Value *CmpOp0 = Cmp->getOperand(0);
1203   Value *CmpOp1 = Cmp->getOperand(1);
1204
1205   // We check that the memory operand has one use to avoid uses of the loaded
1206   // value directly after the compare, making branches unprofitable.
1207   return Cmp->hasOneUse() &&
1208          ((isa<LoadInst>(CmpOp0) && CmpOp0->hasOneUse()) ||
1209           (isa<LoadInst>(CmpOp1) && CmpOp1->hasOneUse()));
1210 }
1211
1212
1213 /// If we have a SelectInst that will likely profit from branch prediction,
1214 /// turn it into a branch.
1215 bool CodeGenPrepare::OptimizeSelectInst(SelectInst *SI) {
1216   bool VectorCond = !SI->getCondition()->getType()->isIntegerTy(1);
1217
1218   // Can we convert the 'select' to CF ?
1219   if (DisableSelectToBranch || OptSize || !TLI || VectorCond)
1220     return false;
1221
1222   TargetLowering::SelectSupportKind SelectKind;
1223   if (VectorCond)
1224     SelectKind = TargetLowering::VectorMaskSelect;
1225   else if (SI->getType()->isVectorTy())
1226     SelectKind = TargetLowering::ScalarCondVectorVal;
1227   else
1228     SelectKind = TargetLowering::ScalarValSelect;
1229
1230   // Do we have efficient codegen support for this kind of 'selects' ?
1231   if (TLI->isSelectSupported(SelectKind)) {
1232     // We have efficient codegen support for the select instruction.
1233     // Check if it is profitable to keep this 'select'.
1234     if (!TLI->isPredictableSelectExpensive() ||
1235         !isFormingBranchFromSelectProfitable(SI))
1236       return false;
1237   }
1238
1239   ModifiedDT = true;
1240
1241   // First, we split the block containing the select into 2 blocks.
1242   BasicBlock *StartBlock = SI->getParent();
1243   BasicBlock::iterator SplitPt = ++(BasicBlock::iterator(SI));
1244   BasicBlock *NextBlock = StartBlock->splitBasicBlock(SplitPt, "select.end");
1245
1246   // Create a new block serving as the landing pad for the branch.
1247   BasicBlock *SmallBlock = BasicBlock::Create(SI->getContext(), "select.mid",
1248                                              NextBlock->getParent(), NextBlock);
1249
1250   // Move the unconditional branch from the block with the select in it into our
1251   // landing pad block.
1252   StartBlock->getTerminator()->eraseFromParent();
1253   BranchInst::Create(NextBlock, SmallBlock);
1254
1255   // Insert the real conditional branch based on the original condition.
1256   BranchInst::Create(NextBlock, SmallBlock, SI->getCondition(), SI);
1257
1258   // The select itself is replaced with a PHI Node.
1259   PHINode *PN = PHINode::Create(SI->getType(), 2, "", NextBlock->begin());
1260   PN->takeName(SI);
1261   PN->addIncoming(SI->getTrueValue(), StartBlock);
1262   PN->addIncoming(SI->getFalseValue(), SmallBlock);
1263   SI->replaceAllUsesWith(PN);
1264   SI->eraseFromParent();
1265
1266   // Instruct OptimizeBlock to skip to the next block.
1267   CurInstIterator = StartBlock->end();
1268   ++NumSelectsExpanded;
1269   return true;
1270 }
1271
1272 bool CodeGenPrepare::OptimizeInst(Instruction *I) {
1273   if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(I)) {
1274     // It is possible for very late stage optimizations (such as SimplifyCFG)
1275     // to introduce PHI nodes too late to be cleaned up.  If we detect such a
1276     // trivial PHI, go ahead and zap it here.
1277     if (Value *V = SimplifyInstruction(P)) {
1278       P->replaceAllUsesWith(V);
1279       P->eraseFromParent();
1280       ++NumPHIsElim;
1281       return true;
1282     }
1283     return false;
1284   }
1285
1286   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
1287     // If the source of the cast is a constant, then this should have
1288     // already been constant folded.  The only reason NOT to constant fold
1289     // it is if something (e.g. LSR) was careful to place the constant
1290     // evaluation in a block other than then one that uses it (e.g. to hoist
1291     // the address of globals out of a loop).  If this is the case, we don't
1292     // want to forward-subst the cast.
1293     if (isa<Constant>(CI->getOperand(0)))
1294       return false;
1295
1296     if (TLI && OptimizeNoopCopyExpression(CI, *TLI))
1297       return true;
1298
1299     if (isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
1300       bool MadeChange = MoveExtToFormExtLoad(I);
1301       return MadeChange | OptimizeExtUses(I);
1302     }
1303     return false;
1304   }
1305
1306   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
1307     return OptimizeCmpExpression(CI);
1308
1309   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
1310     if (TLI)
1311       return OptimizeMemoryInst(I, I->getOperand(0), LI->getType());
1312     return false;
1313   }
1314
1315   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
1316     if (TLI)
1317       return OptimizeMemoryInst(I, SI->getOperand(1),
1318                                 SI->getOperand(0)->getType());
1319     return false;
1320   }
1321
1322   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
1323     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
1324       /// The GEP operand must be a pointer, so must its result -> BitCast
1325       Instruction *NC = new BitCastInst(GEPI->getOperand(0), GEPI->getType(),
1326                                         GEPI->getName(), GEPI);
1327       GEPI->replaceAllUsesWith(NC);
1328       GEPI->eraseFromParent();
1329       ++NumGEPsElim;
1330       OptimizeInst(NC);
1331       return true;
1332     }
1333     return false;
1334   }
1335
1336   if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
1337     return OptimizeCallInst(CI);
1338
1339   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(I))
1340     return OptimizeSelectInst(SI);
1341
1342   return false;
1343 }
1344
1345 // In this pass we look for GEP and cast instructions that are used
1346 // across basic blocks and rewrite them to improve basic-block-at-a-time
1347 // selection.
1348 bool CodeGenPrepare::OptimizeBlock(BasicBlock &BB) {
1349   SunkAddrs.clear();
1350   bool MadeChange = false;
1351
1352   CurInstIterator = BB.begin();
1353   while (CurInstIterator != BB.end())
1354     MadeChange |= OptimizeInst(CurInstIterator++);
1355
1356   MadeChange |= DupRetToEnableTailCallOpts(&BB);
1357
1358   return MadeChange;
1359 }
1360
1361 // llvm.dbg.value is far away from the value then iSel may not be able
1362 // handle it properly. iSel will drop llvm.dbg.value if it can not
1363 // find a node corresponding to the value.
1364 bool CodeGenPrepare::PlaceDbgValues(Function &F) {
1365   bool MadeChange = false;
1366   for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ++I) {
1367     Instruction *PrevNonDbgInst = NULL;
1368     for (BasicBlock::iterator BI = I->begin(), BE = I->end(); BI != BE;) {
1369       Instruction *Insn = BI; ++BI;
1370       DbgValueInst *DVI = dyn_cast<DbgValueInst>(Insn);
1371       if (!DVI) {
1372         PrevNonDbgInst = Insn;
1373         continue;
1374       }
1375
1376       Instruction *VI = dyn_cast_or_null<Instruction>(DVI->getValue());
1377       if (VI && VI != PrevNonDbgInst && !VI->isTerminator()) {
1378         DEBUG(dbgs() << "Moving Debug Value before :\n" << *DVI << ' ' << *VI);
1379         DVI->removeFromParent();
1380         if (isa<PHINode>(VI))
1381           DVI->insertBefore(VI->getParent()->getFirstInsertionPt());
1382         else
1383           DVI->insertAfter(VI);
1384         MadeChange = true;
1385         ++NumDbgValueMoved;
1386       }
1387     }
1388   }
1389   return MadeChange;
1390 }