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