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/ADT/ValueMap.h"
  22 #include "llvm/Analysis/DominatorInternals.h"
  23 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
  24 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  25 #include "llvm/Analysis/ProfileInfo.h"
  26 #include "llvm/Assembly/Writer.h"
  27 #include "llvm/IR/Constants.h"
  28 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
  29 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
  30 #include "llvm/IR/Function.h"
  31 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
  32 #include "llvm/IR/InlineAsm.h"
  33 #include "llvm/IR/Instructions.h"
  34 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
  35 #include "llvm/Pass.h"
  36 #include "llvm/Support/CallSite.h"
  37 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  38 #include "llvm/Support/Debug.h"
  39 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
  40 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  41 #include "llvm/Support/ValueHandle.h"
  42 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  43 #include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
  44 #include "llvm/Target/TargetLowering.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 TargetMachine *TM;
  80     const TargetLowering *TLI;
  81     const TargetLibraryInfo *TLInfo;
  82     DominatorTree *DT;
  83     ProfileInfo *PFI;
  84
  85     /// CurInstIterator - As we scan instructions optimizing them, this is the
  86     /// next instruction to optimize.  Xforms that can invalidate this should
  87     /// update it.
  88     BasicBlock::iterator CurInstIterator;
  89
  90     /// Keeps track of non-local addresses that have been sunk into a block.
  91     /// This allows us to avoid inserting duplicate code for blocks with
  92     /// multiple load/stores of the same address.
  93     ValueMap<Value*, Value*> SunkAddrs;
  94
  95     /// ModifiedDT - If CFG is modified in anyway, dominator tree may need to
  96     /// be updated.
  97     bool ModifiedDT;
  98
  99     /// OptSize - True if optimizing for size.
 100     bool OptSize;
 101
 102   public:
 103     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
 104     explicit CodeGenPrepare(const TargetMachine *TM = 0)
 105       : FunctionPass(ID), TM(TM), TLI(0) {
 106         initializeCodeGenPreparePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
 107       }
 108     bool runOnFunction(Function &F);
 109
 110     const char *getPassName() const { return "CodeGen Prepare"; }
 111
 112     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
 113       AU.addPreserved<DominatorTree>();
 114       AU.addPreserved<ProfileInfo>();
 115       AU.addRequired<TargetLibraryInfo>();
 116     }
 117
 118   private:
 119     bool EliminateFallThrough(Function &F);
 120     bool EliminateMostlyEmptyBlocks(Function &F);
 121     bool CanMergeBlocks(const BasicBlock *BB, const BasicBlock *DestBB) const;
 122     void EliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB);
 123     bool OptimizeBlock(BasicBlock &BB);
 124     bool OptimizeInst(Instruction *I);
 125     bool OptimizeMemoryInst(Instruction *I, Value *Addr, Type *AccessTy);
 126     bool OptimizeInlineAsmInst(CallInst *CS);
 127     bool OptimizeCallInst(CallInst *CI);
 128     bool MoveExtToFormExtLoad(Instruction *I);
 129     bool OptimizeExtUses(Instruction *I);
 130     bool OptimizeSelectInst(SelectInst *SI);
 131     bool DupRetToEnableTailCallOpts(BasicBlock *BB);
 132     bool PlaceDbgValues(Function &F);
 133   };
 134 }
 135
 136 char CodeGenPrepare::ID = 0;
 137 INITIALIZE_PASS_BEGIN(CodeGenPrepare, "codegenprepare",
 138                 "Optimize for code generation", false, false)
 139 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfo)
 140 INITIALIZE_PASS_END(CodeGenPrepare, "codegenprepare",
 141                 "Optimize for code generation", false, false)
 142
 143 FunctionPass *llvm::createCodeGenPreparePass(const TargetMachine *TM) {
 144   return new CodeGenPrepare(TM);
 145 }
 146
 147 bool CodeGenPrepare::runOnFunction(Function &F) {
 148   bool EverMadeChange = false;
 149
 150   ModifiedDT = false;
 151   if (TM) TLI = TM->getTargetLowering();
 152   TLInfo = &getAnalysis<TargetLibraryInfo>();
 153   DT = getAnalysisIfAvailable<DominatorTree>();
 154   PFI = getAnalysisIfAvailable<ProfileInfo>();
 155   OptSize = F.getAttributes().hasAttribute(AttributeSet::FunctionIndex,
 156                                            Attribute::OptimizeForSize);
 157
 158   /// This optimization identifies DIV instructions that can be
 159   /// profitably bypassed and carried out with a shorter, faster divide.
 160   if (!OptSize && TLI && TLI->isSlowDivBypassed()) {
 161     const DenseMap<unsigned int, unsigned int> &BypassWidths =
 162        TLI->getBypassSlowDivWidths();
 163     for (Function::iterator I = F.begin(); I != F.end(); I++)
 164       EverMadeChange |= bypassSlowDivision(F, I, BypassWidths);
 165   }
 166
 167   // Eliminate blocks that contain only PHI nodes and an
 168   // unconditional branch.
 169   EverMadeChange |= EliminateMostlyEmptyBlocks(F);
 170
 171   // llvm.dbg.value is far away from the value then iSel may not be able
 172   // handle it properly. iSel will drop llvm.dbg.value if it can not
 173   // find a node corresponding to the value.
 174   EverMadeChange |= PlaceDbgValues(F);
 175
 176   bool MadeChange = true;
 177   while (MadeChange) {
 178     MadeChange = false;
 179     for (Function::iterator I = F.begin(); I != F.end(); ) {
 180       BasicBlock *BB = I++;
 181       MadeChange |= OptimizeBlock(*BB);
 182     }
 183     EverMadeChange |= MadeChange;
 184   }
 185
 186   SunkAddrs.clear();
 187
 188   if (!DisableBranchOpts) {
 189     MadeChange = false;
 190     SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> WorkList;
 191     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB) {
 192       SmallVector<BasicBlock*, 2> Successors(succ_begin(BB), succ_end(BB));
 193       MadeChange |= ConstantFoldTerminator(BB, true);
 194       if (!MadeChange) continue;
 195
 196       for (SmallVectorImpl<BasicBlock*>::iterator
 197              II = Successors.begin(), IE = Successors.end(); II != IE; ++II)
 198         if (pred_begin(*II) == pred_end(*II))
 199           WorkList.insert(*II);
 200     }
 201
 202     // Delete the dead blocks and any of their dead successors.
 203     MadeChange |= !WorkList.empty();
 204     while (!WorkList.empty()) {
 205       BasicBlock *BB = *WorkList.begin();
 206       WorkList.erase(BB);
 207       SmallVector<BasicBlock*, 2> Successors(succ_begin(BB), succ_end(BB));
 208
 209       DeleteDeadBlock(BB);
 210
 211       for (SmallVectorImpl<BasicBlock*>::iterator
 212              II = Successors.begin(), IE = Successors.end(); II != IE; ++II)
 213         if (pred_begin(*II) == pred_end(*II))
 214           WorkList.insert(*II);
 215     }
 216
 217     // Merge pairs of basic blocks with unconditional branches, connected by
 218     // a single edge.
 219     if (EverMadeChange || MadeChange)
 220       MadeChange |= EliminateFallThrough(F);
 221
 222     if (MadeChange)
 223       ModifiedDT = true;
 224     EverMadeChange |= MadeChange;
 225   }
 226
 227   if (ModifiedDT && DT)
 228     DT->DT->recalculate(F);
 229
 230   return EverMadeChange;
 231 }
 232
 233 /// EliminateFallThrough - Merge basic blocks which are connected
 234 /// by a single edge, where one of the basic blocks has a single successor
 235 /// pointing to the other basic block, which has a single predecessor.
 236 bool CodeGenPrepare::EliminateFallThrough(Function &F) {
 237   bool Changed = false;
 238   // Scan all of the blocks in the function, except for the entry block.
 239   for (Function::iterator I = ++F.begin(), E = F.end(); I != E; ) {
 240     BasicBlock *BB = I++;
 241     // If the destination block has a single pred, then this is a trivial
 242     // edge, just collapse it.
 243     BasicBlock *SinglePred = BB->getSinglePredecessor();
 244
 245     // Don't merge if BB's address is taken.
 246     if (!SinglePred || SinglePred == BB || BB->hasAddressTaken()) continue;
 247
 248     BranchInst *Term = dyn_cast<BranchInst>(SinglePred->getTerminator());
 249     if (Term && !Term->isConditional()) {
 250       Changed = true;
 251       DEBUG(dbgs() << "To merge:\n"<< *SinglePred << "\n\n\n");
 252       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.
 253       // If so, we will need to move BB back to the entry position.
 254       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
 255       MergeBasicBlockIntoOnlyPred(BB, this);
 256
 257       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
 258         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
 259
 260       // We have erased a block. Update the iterator.
 261       I = BB;
 262     }
 263   }
 264   return Changed;
 265 }
 266
 267 /// EliminateMostlyEmptyBlocks - eliminate blocks that contain only PHI nodes,
 268 /// debug info directives, and an unconditional branch.  Passes before isel
 269 /// (e.g. LSR/loopsimplify) often split edges in ways that are non-optimal for
 270 /// isel.  Start by eliminating these blocks so we can split them the way we
 271 /// want them.
 272 bool CodeGenPrepare::EliminateMostlyEmptyBlocks(Function &F) {
 273   bool MadeChange = false;
 274   // Note that this intentionally skips the entry block.
 275   for (Function::iterator I = ++F.begin(), E = F.end(); I != E; ) {
 276     BasicBlock *BB = I++;
 277
 278     // If this block doesn't end with an uncond branch, ignore it.
 279     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
 280     if (!BI || !BI->isUnconditional())
 281       continue;
 282
 283     // If the instruction before the branch (skipping debug info) isn't a phi
 284     // node, then other stuff is happening here.
 285     BasicBlock::iterator BBI = BI;
 286     if (BBI != BB->begin()) {
 287       --BBI;
 288       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) {
 289         if (BBI == BB->begin())
 290           break;
 291         --BBI;
 292       }
 293       if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) && !isa<PHINode>(BBI))
 294         continue;
 295     }
 296
 297     // Do not break infinite loops.
 298     BasicBlock *DestBB = BI->getSuccessor(0);
 299     if (DestBB == BB)
 300       continue;
 301
 302     if (!CanMergeBlocks(BB, DestBB))
 303       continue;
 304
 305     EliminateMostlyEmptyBlock(BB);
 306     MadeChange = true;
 307   }
 308   return MadeChange;
 309 }
 310
 311 /// CanMergeBlocks - Return true if we can merge BB into DestBB if there is a
 312 /// single uncond branch between them, and BB contains no other non-phi
 313 /// instructions.
 314 bool CodeGenPrepare::CanMergeBlocks(const BasicBlock *BB,
 315                                     const BasicBlock *DestBB) const {
 316   // We only want to eliminate blocks whose phi nodes are used by phi nodes in
 317   // the successor.  If there are more complex condition (e.g. preheaders),
 318   // don't mess around with them.
 319   BasicBlock::const_iterator BBI = BB->begin();
 320   while (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI++)) {
 321     for (Value::const_use_iterator UI = PN->use_begin(), E = PN->use_end();
 322          UI != E; ++UI) {
 323       const Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
 324       if (User->getParent() != DestBB || !isa<PHINode>(User))
 325         return false;
 326       // If User is inside DestBB block and it is a PHINode then check
 327       // incoming value. If incoming value is not from BB then this is
 328       // a complex condition (e.g. preheaders) we want to avoid here.
 329       if (User->getParent() == DestBB) {
 330         if (const PHINode *UPN = dyn_cast<PHINode>(User))
 331           for (unsigned I = 0, E = UPN->getNumIncomingValues(); I != E; ++I) {
 332             Instruction *Insn = dyn_cast<Instruction>(UPN->getIncomingValue(I));
 333             if (Insn && Insn->getParent() == BB &&
 334                 Insn->getParent() != UPN->getIncomingBlock(I))
 335               return false;
 336           }
 337       }
 338     }
 339   }
 340
 341   // If BB and DestBB contain any common predecessors, then the phi nodes in BB
 342   // and DestBB may have conflicting incoming values for the block.  If so, we
 343   // can't merge the block.
 344   const PHINode *DestBBPN = dyn_cast<PHINode>(DestBB->begin());
 345   if (!DestBBPN) return true;  // no conflict.
 346
 347   // Collect the preds of BB.
 348   SmallPtrSet<const BasicBlock*, 16> BBPreds;
 349   if (const PHINode *BBPN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
 350     // It is faster to get preds from a PHI than with pred_iterator.
 351     for (unsigned i = 0, e = BBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 352       BBPreds.insert(BBPN->getIncomingBlock(i));
 353   } else {
 354     BBPreds.insert(pred_begin(BB), pred_end(BB));
 355   }
 356
 357   // Walk the preds of DestBB.
 358   for (unsigned i = 0, e = DestBBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 359     BasicBlock *Pred = DestBBPN->getIncomingBlock(i);
 360     if (BBPreds.count(Pred)) {   // Common predecessor?
 361       BBI = DestBB->begin();
 362       while (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI++)) {
 363         const Value *V1 = PN->getIncomingValueForBlock(Pred);
 364         const Value *V2 = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
 365
 366         // If V2 is a phi node in BB, look up what the mapped value will be.
 367         if (const PHINode *V2PN = dyn_cast<PHINode>(V2))
 368           if (V2PN->getParent() == BB)
 369             V2 = V2PN->getIncomingValueForBlock(Pred);
 370
 371         // If there is a conflict, bail out.
 372         if (V1 != V2) return false;
 373       }
 374     }
 375   }
 376
 377   return true;
 378 }
 379
 380
 381 /// EliminateMostlyEmptyBlock - Eliminate a basic block that have only phi's and
 382 /// an unconditional branch in it.
 383 void CodeGenPrepare::EliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB) {
 384   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
 385   BasicBlock *DestBB = BI->getSuccessor(0);
 386
 387   DEBUG(dbgs() << "MERGING MOSTLY EMPTY BLOCKS - BEFORE:\n" << *BB << *DestBB);
 388
 389   // If the destination block has a single pred, then this is a trivial edge,
 390   // just collapse it.
 391   if (BasicBlock *SinglePred = DestBB->getSinglePredecessor()) {
 392     if (SinglePred != DestBB) {
 393       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.  If so, we
 394       // will need to move BB back to the entry position.
 395       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
 396       MergeBasicBlockIntoOnlyPred(DestBB, this);
 397
 398       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
 399         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
 400
 401       DEBUG(dbgs() << "AFTER:\n" << *DestBB << "\n\n\n");
 402       return;
 403     }
 404   }
 405
 406   // Otherwise, we have multiple predecessors of BB.  Update the PHIs in DestBB
 407   // to handle the new incoming edges it is about to have.
 408   PHINode *PN;
 409   for (BasicBlock::iterator BBI = DestBB->begin();
 410        (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
 411     // Remove the incoming value for BB, and remember it.
 412     Value *InVal = PN->removeIncomingValue(BB, false);
 413
 414     // Two options: either the InVal is a phi node defined in BB or it is some
 415     // value that dominates BB.
 416     PHINode *InValPhi = dyn_cast<PHINode>(InVal);
 417     if (InValPhi && InValPhi->getParent() == BB) {
 418       // Add all of the input values of the input PHI as inputs of this phi.
 419       for (unsigned i = 0, e = InValPhi->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 420         PN->addIncoming(InValPhi->getIncomingValue(i),
 421                         InValPhi->getIncomingBlock(i));
 422     } else {
 423       // Otherwise, add one instance of the dominating value for each edge that
 424       // we will be adding.
 425       if (PHINode *BBPN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
 426         for (unsigned i = 0, e = BBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 427           PN->addIncoming(InVal, BBPN->getIncomingBlock(i));
 428       } else {
 429         for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
 430           PN->addIncoming(InVal, *PI);
 431       }
 432     }
 433   }
 434
 435   // The PHIs are now updated, change everything that refers to BB to use
 436   // DestBB and remove BB.
 437   BB->replaceAllUsesWith(DestBB);
 438   if (DT && !ModifiedDT) {
 439     BasicBlock *BBIDom  = DT->getNode(BB)->getIDom()->getBlock();
 440     BasicBlock *DestBBIDom = DT->getNode(DestBB)->getIDom()->getBlock();
 441     BasicBlock *NewIDom = DT->findNearestCommonDominator(BBIDom, DestBBIDom);
 442     DT->changeImmediateDominator(DestBB, NewIDom);
 443     DT->eraseNode(BB);
 444   }
 445   if (PFI) {
 446     PFI->replaceAllUses(BB, DestBB);
 447     PFI->removeEdge(ProfileInfo::getEdge(BB, DestBB));
 448   }
 449   BB->eraseFromParent();
 450   ++NumBlocksElim;
 451
 452   DEBUG(dbgs() << "AFTER:\n" << *DestBB << "\n\n\n");
 453 }
 454
 455 /// OptimizeNoopCopyExpression - If the specified cast instruction is a noop
 456 /// copy (e.g. it's casting from one pointer type to another, i32->i8 on PPC),
 457 /// sink it into user blocks to reduce the number of virtual
 458 /// registers that must be created and coalesced.
 459 ///
 460 /// Return true if any changes are made.
 461 ///
 462 static bool OptimizeNoopCopyExpression(CastInst *CI, const TargetLowering &TLI){
 463   // If this is a noop copy,
 464   EVT SrcVT = TLI.getValueType(CI->getOperand(0)->getType());
 465   EVT DstVT = TLI.getValueType(CI->getType());
 466
 467   // This is an fp<->int conversion?
 468   if (SrcVT.isInteger() != DstVT.isInteger())
 469     return false;
 470
 471   // If this is an extension, it will be a zero or sign extension, which
 472   // isn't a noop.
 473   if (SrcVT.bitsLT(DstVT)) return false;
 474
 475   // If these values will be promoted, find out what they will be promoted
 476   // to.  This helps us consider truncates on PPC as noop copies when they
 477   // are.
 478   if (TLI.getTypeAction(CI->getContext(), SrcVT) ==
 479       TargetLowering::TypePromoteInteger)
 480     SrcVT = TLI.getTypeToTransformTo(CI->getContext(), SrcVT);
 481   if (TLI.getTypeAction(CI->getContext(), DstVT) ==
 482       TargetLowering::TypePromoteInteger)
 483     DstVT = TLI.getTypeToTransformTo(CI->getContext(), DstVT);
 484
 485   // If, after promotion, these are the same types, this is a noop copy.
 486   if (SrcVT != DstVT)
 487     return false;
 488
 489   BasicBlock *DefBB = CI->getParent();
 490
 491   /// InsertedCasts - Only insert a cast in each block once.
 492   DenseMap<BasicBlock*, CastInst*> InsertedCasts;
 493
 494   bool MadeChange = false;
 495   for (Value::use_iterator UI = CI->use_begin(), E = CI->use_end();
 496        UI != E; ) {
 497     Use &TheUse = UI.getUse();
 498     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
 499
 500     // Figure out which BB this cast is used in.  For PHI's this is the
 501     // appropriate predecessor block.
 502     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
 503     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
 504       UserBB = PN->getIncomingBlock(UI);
 505     }
 506
 507     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
 508     ++UI;
 509
 510     // If this user is in the same block as the cast, don't change the cast.
 511     if (UserBB == DefBB) continue;
 512
 513     // If we have already inserted a cast into this block, use it.
 514     CastInst *&InsertedCast = InsertedCasts[UserBB];
 515
 516     if (!InsertedCast) {
 517       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
 518       InsertedCast =
 519         CastInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getOperand(0), CI->getType(), "",
 520                          InsertPt);
 521       MadeChange = true;
 522     }
 523
 524     // Replace a use of the cast with a use of the new cast.
 525     TheUse = InsertedCast;
 526     ++NumCastUses;
 527   }
 528
 529   // If we removed all uses, nuke the cast.
 530   if (CI->use_empty()) {
 531     CI->eraseFromParent();
 532     MadeChange = true;
 533   }
 534
 535   return MadeChange;
 536 }
 537
 538 /// OptimizeCmpExpression - sink the given CmpInst into user blocks to reduce
 539 /// the number of virtual registers that must be created and coalesced.  This is
 540 /// a clear win except on targets with multiple condition code registers
 541 ///  (PowerPC), where it might lose; some adjustment may be wanted there.
 542 ///
 543 /// Return true if any changes are made.
 544 static bool OptimizeCmpExpression(CmpInst *CI) {
 545   BasicBlock *DefBB = CI->getParent();
 546
 547   /// InsertedCmp - Only insert a cmp in each block once.
 548   DenseMap<BasicBlock*, CmpInst*> InsertedCmps;
 549
 550   bool MadeChange = false;
 551   for (Value::use_iterator UI = CI->use_begin(), E = CI->use_end();
 552        UI != E; ) {
 553     Use &TheUse = UI.getUse();
 554     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
 555
 556     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
 557     ++UI;
 558
 559     // Don't bother for PHI nodes.
 560     if (isa<PHINode>(User))
 561       continue;
 562
 563     // Figure out which BB this cmp is used in.
 564     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
 565
 566     // If this user is in the same block as the cmp, don't change the cmp.
 567     if (UserBB == DefBB) continue;
 568
 569     // If we have already inserted a cmp into this block, use it.
 570     CmpInst *&InsertedCmp = InsertedCmps[UserBB];
 571
 572     if (!InsertedCmp) {
 573       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
 574       InsertedCmp =
 575         CmpInst::Create(CI->getOpcode(),
 576                         CI->getPredicate(),  CI->getOperand(0),
 577                         CI->getOperand(1), "", InsertPt);
 578       MadeChange = true;
 579     }
 580
 581     // Replace a use of the cmp with a use of the new cmp.
 582     TheUse = InsertedCmp;
 583     ++NumCmpUses;
 584   }
 585
 586   // If we removed all uses, nuke the cmp.
 587   if (CI->use_empty())
 588     CI->eraseFromParent();
 589
 590   return MadeChange;
 591 }
 592
 593 namespace {
 594 class CodeGenPrepareFortifiedLibCalls : public SimplifyFortifiedLibCalls {
 595 protected:
 596   void replaceCall(Value *With) {
 597     CI->replaceAllUsesWith(With);
 598     CI->eraseFromParent();
 599   }
 600   bool isFoldable(unsigned SizeCIOp, unsigned, bool) const {
 601       if (ConstantInt *SizeCI =
 602                              dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(SizeCIOp)))
 603         return SizeCI->isAllOnesValue();
 604     return false;
 605   }
 606 };
 607 } // end anonymous namespace
 608
 609 bool CodeGenPrepare::OptimizeCallInst(CallInst *CI) {
 610   BasicBlock *BB = CI->getParent();
 611
 612   // Lower inline assembly if we can.
 613   // If we found an inline asm expession, and if the target knows how to
 614   // lower it to normal LLVM code, do so now.
 615   if (TLI && isa<InlineAsm>(CI->getCalledValue())) {
 616     if (TLI->ExpandInlineAsm(CI)) {
 617       // Avoid invalidating the iterator.
 618       CurInstIterator = BB->begin();
 619       // Avoid processing instructions out of order, which could cause
 620       // reuse before a value is defined.
 621       SunkAddrs.clear();
 622       return true;
 623     }
 624     // Sink address computing for memory operands into the block.
 625     if (OptimizeInlineAsmInst(CI))
 626       return true;
 627   }
 628
 629   // Lower all uses of llvm.objectsize.*
 630   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CI);
 631   if (II && II->getIntrinsicID() == Intrinsic::objectsize) {
 632     bool Min = (cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1))->getZExtValue() == 1);
 633     Type *ReturnTy = CI->getType();
 634     Constant *RetVal = ConstantInt::get(ReturnTy, Min ? 0 : -1ULL);
 635
 636     // Substituting this can cause recursive simplifications, which can
 637     // invalidate our iterator.  Use a WeakVH to hold onto it in case this
 638     // happens.
 639     WeakVH IterHandle(CurInstIterator);
 640
 641     replaceAndRecursivelySimplify(CI, RetVal, TLI ? TLI->getDataLayout() : 0,
 642                                   TLInfo, ModifiedDT ? 0 : DT);
 643
 644     // If the iterator instruction was recursively deleted, start over at the
 645     // start of the block.
 646     if (IterHandle != CurInstIterator) {
 647       CurInstIterator = BB->begin();
 648       SunkAddrs.clear();
 649     }
 650     return true;
 651   }
 652
 653   if (II && TLI) {
 654     SmallVector<Value*, 2> PtrOps;
 655     Type *AccessTy;
 656     if (TLI->GetAddrModeArguments(II, PtrOps, AccessTy))
 657       while (!PtrOps.empty())
 658         if (OptimizeMemoryInst(II, PtrOps.pop_back_val(), AccessTy))
 659           return true;
 660   }
 661
 662   // From here on out we're working with named functions.
 663   if (CI->getCalledFunction() == 0) return false;
 664
 665   // We'll need DataLayout from here on out.
 666   const DataLayout *TD = TLI ? TLI->getDataLayout() : 0;
 667   if (!TD) return false;
 668
 669   // Lower all default uses of _chk calls.  This is very similar
 670   // to what InstCombineCalls does, but here we are only lowering calls
 671   // that have the default "don't know" as the objectsize.  Anything else
 672   // should be left alone.
 673   CodeGenPrepareFortifiedLibCalls Simplifier;
 674   return Simplifier.fold(CI, TD, TLInfo);
 675 }
 676
 677 /// DupRetToEnableTailCallOpts - Look for opportunities to duplicate return
 678 /// instructions to the predecessor to enable tail call optimizations. The
 679 /// case it is currently looking for is:
 680 /// @code
 681 /// bb0:
 682 ///   %tmp0 = tail call i32 @f0()
 683 ///   br label %return
 684 /// bb1:
 685 ///   %tmp1 = tail call i32 @f1()
 686 ///   br label %return
 687 /// bb2:
 688 ///   %tmp2 = tail call i32 @f2()
 689 ///   br label %return
 690 /// return:
 691 ///   %retval = phi i32 [ %tmp0, %bb0 ], [ %tmp1, %bb1 ], [ %tmp2, %bb2 ]
 692 ///   ret i32 %retval
 693 /// @endcode
 694 ///
 695 /// =>
 696 ///
 697 /// @code
 698 /// bb0:
 699 ///   %tmp0 = tail call i32 @f0()
 700 ///   ret i32 %tmp0
 701 /// bb1:
 702 ///   %tmp1 = tail call i32 @f1()
 703 ///   ret i32 %tmp1
 704 /// bb2:
 705 ///   %tmp2 = tail call i32 @f2()
 706 ///   ret i32 %tmp2
 707 /// @endcode
 708 bool CodeGenPrepare::DupRetToEnableTailCallOpts(BasicBlock *BB) {
 709   if (!TLI)
 710     return false;
 711
 712   ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator());
 713   if (!RI)
 714     return false;
 715
 716   PHINode *PN = 0;
 717   BitCastInst *BCI = 0;
 718   Value *V = RI->getReturnValue();
 719   if (V) {
 720     BCI = dyn_cast<BitCastInst>(V);
 721     if (BCI)
 722       V = BCI->getOperand(0);
 723
 724     PN = dyn_cast<PHINode>(V);
 725     if (!PN)
 726       return false;
 727   }
 728
 729   if (PN && PN->getParent() != BB)
 730     return false;
 731
 732   // It's not safe to eliminate the sign / zero extension of the return value.
 733   // See llvm::isInTailCallPosition().
 734   const Function *F = BB->getParent();
 735   AttributeSet CallerAttrs = F->getAttributes();
 736   if (CallerAttrs.hasAttribute(AttributeSet::ReturnIndex, Attribute::ZExt) ||
 737       CallerAttrs.hasAttribute(AttributeSet::ReturnIndex, Attribute::SExt))
 738     return false;
 739
 740   // Make sure there are no instructions between the PHI and return, or that the
 741   // return is the first instruction in the block.
 742   if (PN) {
 743     BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
 744     do { ++BI; } while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BI));
 745     if (&*BI == BCI)
 746       // Also skip over the bitcast.
 747       ++BI;
 748     if (&*BI != RI)
 749       return false;
 750   } else {
 751     BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
 752     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BI)) ++BI;
 753     if (&*BI != RI)
 754       return false;
 755   }
 756
 757   /// Only dup the ReturnInst if the CallInst is likely to be emitted as a tail
 758   /// call.
 759   SmallVector<CallInst*, 4> TailCalls;
 760   if (PN) {
 761     for (unsigned I = 0, E = PN->getNumIncomingValues(); I != E; ++I) {
 762       CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(PN->getIncomingValue(I));
 763       // Make sure the phi value is indeed produced by the tail call.
 764       if (CI && CI->hasOneUse() && CI->getParent() == PN->getIncomingBlock(I) &&
 765           TLI->mayBeEmittedAsTailCall(CI))
 766         TailCalls.push_back(CI);
 767     }
 768   } else {
 769     SmallPtrSet<BasicBlock*, 4> VisitedBBs;
 770     for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE; ++PI) {
 771       if (!VisitedBBs.insert(*PI))
 772         continue;
 773
 774       BasicBlock::InstListType &InstList = (*PI)->getInstList();
 775       BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RI = InstList.rbegin();
 776       BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RE = InstList.rend();
 777       do { ++RI; } while (RI != RE && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI));
 778       if (RI == RE)
 779         continue;
 780
 781       CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(&*RI);
 782       if (CI && CI->use_empty() && TLI->mayBeEmittedAsTailCall(CI))
 783         TailCalls.push_back(CI);
 784     }
 785   }
 786
 787   bool Changed = false;
 788   for (unsigned i = 0, e = TailCalls.size(); i != e; ++i) {
 789     CallInst *CI = TailCalls[i];
 790     CallSite CS(CI);
 791
 792     // Conservatively require the attributes of the call to match those of the
 793     // return. Ignore noalias because it doesn't affect the call sequence.
 794     AttributeSet CalleeAttrs = CS.getAttributes();
 795     if (AttrBuilder(CalleeAttrs, AttributeSet::ReturnIndex).
 796           removeAttribute(Attribute::NoAlias) !=
 797         AttrBuilder(CalleeAttrs, AttributeSet::ReturnIndex).
 798           removeAttribute(Attribute::NoAlias))
 799       continue;
 800
 801     // Make sure the call instruction is followed by an unconditional branch to
 802     // the return block.
 803     BasicBlock *CallBB = CI->getParent();
 804     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CallBB->getTerminator());
 805     if (!BI || !BI->isUnconditional() || BI->getSuccessor(0) != BB)
 806       continue;
 807
 808     // Duplicate the return into CallBB.
 809     (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RI, BB, CallBB);
 810     ModifiedDT = Changed = true;
 811     ++NumRetsDup;
 812   }
 813
 814   // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
 815   if (Changed && !BB->hasAddressTaken() && pred_begin(BB) == pred_end(BB))
 816     BB->eraseFromParent();
 817
 818   return Changed;
 819 }
 820
 821 //===----------------------------------------------------------------------===//
 822 // Memory Optimization
 823 //===----------------------------------------------------------------------===//
 824
 825 namespace {
 826
 827 /// ExtAddrMode - This is an extended version of TargetLowering::AddrMode
 828 /// which holds actual Value*'s for register values.
 829 struct ExtAddrMode : public TargetLowering::AddrMode {
 830   Value *BaseReg;
 831   Value *ScaledReg;
 832   ExtAddrMode() : BaseReg(0), ScaledReg(0) {}
 833   void print(raw_ostream &OS) const;
 834   void dump() const;
 835
 836   bool operator==(const ExtAddrMode& O) const {
 837     return (BaseReg == O.BaseReg) && (ScaledReg == O.ScaledReg) &&
 838            (BaseGV == O.BaseGV) && (BaseOffs == O.BaseOffs) &&
 839            (HasBaseReg == O.HasBaseReg) && (Scale == O.Scale);
 840   }
 841 };
 842
 843 static inline raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const ExtAddrMode &AM) {
 844   AM.print(OS);
 845   return OS;
 846 }
 847
 848 void ExtAddrMode::print(raw_ostream &OS) const {
 849   bool NeedPlus = false;
 850   OS << "[";
 851   if (BaseGV) {
 852     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
 853        << "GV:";
 854     WriteAsOperand(OS, BaseGV, /*PrintType=*/false);
 855     NeedPlus = true;
 856   }
 857
 858   if (BaseOffs)
 859     OS << (NeedPlus ? " + " : "") << BaseOffs, NeedPlus = true;
 860
 861   if (BaseReg) {
 862     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
 863        << "Base:";
 864     WriteAsOperand(OS, BaseReg, /*PrintType=*/false);
 865     NeedPlus = true;
 866   }
 867   if (Scale) {
 868     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
 869        << Scale << "*";
 870     WriteAsOperand(OS, ScaledReg, /*PrintType=*/false);
 871     NeedPlus = true;
 872   }
 873
 874   OS << ']';
 875 }
 876
 877 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
 878 void ExtAddrMode::dump() const {
 879   print(dbgs());
 880   dbgs() << '\n';
 881 }
 882 #endif
 883
 884
 885 /// \brief A helper class for matching addressing modes.
 886 ///
 887 /// This encapsulates the logic for matching the target-legal addressing modes.
 888 class AddressingModeMatcher {
 889   SmallVectorImpl<Instruction*> &AddrModeInsts;
 890   const TargetLowering &TLI;
 891
 892   /// AccessTy/MemoryInst - This is the type for the access (e.g. double) and
 893   /// the memory instruction that we're computing this address for.
 894   Type *AccessTy;
 895   Instruction *MemoryInst;
 896
 897   /// AddrMode - This is the addressing mode that we're building up.  This is
 898   /// part of the return value of this addressing mode matching stuff.
 899   ExtAddrMode &AddrMode;
 900
 901   /// IgnoreProfitability - This is set to true when we should not do
 902   /// profitability checks.  When true, IsProfitableToFoldIntoAddressingMode
 903   /// always returns true.
 904   bool IgnoreProfitability;
 905
 906   AddressingModeMatcher(SmallVectorImpl<Instruction*> &AMI,
 907                         const TargetLowering &T, Type *AT,
 908                         Instruction *MI, ExtAddrMode &AM)
 909     : AddrModeInsts(AMI), TLI(T), AccessTy(AT), MemoryInst(MI), AddrMode(AM) {
 910     IgnoreProfitability = false;
 911   }
 912 public:
 913
 914   /// Match - Find the maximal addressing mode that a load/store of V can fold,
 915   /// give an access type of AccessTy.  This returns a list of involved
 916   /// instructions in AddrModeInsts.
 917   static ExtAddrMode Match(Value *V, Type *AccessTy,
 918                            Instruction *MemoryInst,
 919                            SmallVectorImpl<Instruction*> &AddrModeInsts,
 920                            const TargetLowering &TLI) {
 921     ExtAddrMode Result;
 922
 923     bool Success =
 924       AddressingModeMatcher(AddrModeInsts, TLI, AccessTy,
 925                             MemoryInst, Result).MatchAddr(V, 0);
 926     (void)Success; assert(Success && "Couldn't select *anything*?");
 927     return Result;
 928   }
 929 private:
 930   bool MatchScaledValue(Value *ScaleReg, int64_t Scale, unsigned Depth);
 931   bool MatchAddr(Value *V, unsigned Depth);
 932   bool MatchOperationAddr(User *Operation, unsigned Opcode, unsigned Depth);
 933   bool IsProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I,
 934                                             ExtAddrMode &AMBefore,
 935                                             ExtAddrMode &AMAfter);
 936   bool ValueAlreadyLiveAtInst(Value *Val, Value *KnownLive1, Value *KnownLive2);
 937 };
 938
 939 /// MatchScaledValue - Try adding ScaleReg*Scale to the current addressing mode.
 940 /// Return true and update AddrMode if this addr mode is legal for the target,
 941 /// false if not.
 942 bool AddressingModeMatcher::MatchScaledValue(Value *ScaleReg, int64_t Scale,
 943                                              unsigned Depth) {
 944   // If Scale is 1, then this is the same as adding ScaleReg to the addressing
 945   // mode.  Just process that directly.
 946   if (Scale == 1)
 947     return MatchAddr(ScaleReg, Depth);
 948
 949   // If the scale is 0, it takes nothing to add this.
 950   if (Scale == 0)
 951     return true;
 952
 953   // If we already have a scale of this value, we can add to it, otherwise, we
 954   // need an available scale field.
 955   if (AddrMode.Scale != 0 && AddrMode.ScaledReg != ScaleReg)
 956     return false;
 957
 958   ExtAddrMode TestAddrMode = AddrMode;
 959
 960   // Add scale to turn X*4+X*3 -> X*7.  This could also do things like
 961   // [A+B + A*7] -> [B+A*8].
 962   TestAddrMode.Scale += Scale;
 963   TestAddrMode.ScaledReg = ScaleReg;
 964
 965   // If the new address isn't legal, bail out.
 966   if (!TLI.isLegalAddressingMode(TestAddrMode, AccessTy))
 967     return false;
 968
 969   // It was legal, so commit it.
 970   AddrMode = TestAddrMode;
 971
 972   // Okay, we decided that we can add ScaleReg+Scale to AddrMode.  Check now
 973   // to see if ScaleReg is actually X+C.  If so, we can turn this into adding
 974   // X*Scale + C*Scale to addr mode.
 975   ConstantInt *CI = 0; Value *AddLHS = 0;
 976   if (isa<Instruction>(ScaleReg) &&  // not a constant expr.
 977       match(ScaleReg, m_Add(m_Value(AddLHS), m_ConstantInt(CI)))) {
 978     TestAddrMode.ScaledReg = AddLHS;
 979     TestAddrMode.BaseOffs += CI->getSExtValue()*TestAddrMode.Scale;
 980
 981     // If this addressing mode is legal, commit it and remember that we folded
 982     // this instruction.
 983     if (TLI.isLegalAddressingMode(TestAddrMode, AccessTy)) {
 984       AddrModeInsts.push_back(cast<Instruction>(ScaleReg));
 985       AddrMode = TestAddrMode;
 986       return true;
 987     }
 988   }
 989
 990   // Otherwise, not (x+c)*scale, just return what we have.
 991   return true;
 992 }
 993
 994 /// MightBeFoldableInst - This is a little filter, which returns true if an
 995 /// addressing computation involving I might be folded into a load/store
 996 /// accessing it.  This doesn't need to be perfect, but needs to accept at least
 997 /// the set of instructions that MatchOperationAddr can.
 998 static bool MightBeFoldableInst(Instruction *I) {
 999   switch (I->getOpcode()) {
1000   case Instruction::BitCast:
1001     // Don't touch identity bitcasts.
1002     if (I->getType() == I->getOperand(0)->getType())
1003       return false;
1004     return I->getType()->isPointerTy() || I->getType()->isIntegerTy();
1005   case Instruction::PtrToInt:
1006     // PtrToInt is always a noop, as we know that the int type is pointer sized.
1007     return true;
1008   case Instruction::IntToPtr:
1009     // We know the input is intptr_t, so this is foldable.
1010     return true;
1011   case Instruction::Add:
1012     return true;
1013   case Instruction::Mul:
1014   case Instruction::Shl:
1015     // Can only handle X*C and X << C.
1016     return isa<ConstantInt>(I->getOperand(1));
1017   case Instruction::GetElementPtr:
1018     return true;
1019   default:
1020     return false;
1021   }
1022 }
1023
1024 /// MatchOperationAddr - Given an instruction or constant expr, see if we can
1025 /// fold the operation into the addressing mode.  If so, update the addressing
1026 /// mode and return true, otherwise return false without modifying AddrMode.
1027 bool AddressingModeMatcher::MatchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned Opcode,
1028                                                unsigned Depth) {
1029   // Avoid exponential behavior on extremely deep expression trees.
1030   if (Depth >= 5) return false;
1031
1032   switch (Opcode) {
1033   case Instruction::PtrToInt:
1034     // PtrToInt is always a noop, as we know that the int type is pointer sized.
1035     return MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
1036   case Instruction::IntToPtr:
1037     // This inttoptr is a no-op if the integer type is pointer sized.
1038     if (TLI.getValueType(AddrInst->getOperand(0)->getType()) ==
1039         TLI.getPointerTy())
1040       return MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
1041     return false;
1042   case Instruction::BitCast:
1043     // BitCast is always a noop, and we can handle it as long as it is
1044     // int->int or pointer->pointer (we don't want int<->fp or something).
1045     if ((AddrInst->getOperand(0)->getType()->isPointerTy() ||
1046          AddrInst->getOperand(0)->getType()->isIntegerTy()) &&
1047         // Don't touch identity bitcasts.  These were probably put here by LSR,
1048         // and we don't want to mess around with them.  Assume it knows what it
1049         // is doing.
1050         AddrInst->getOperand(0)->getType() != AddrInst->getType())
1051       return MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
1052     return false;
1053   case Instruction::Add: {
1054     // Check to see if we can merge in the RHS then the LHS.  If so, we win.
1055     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
1056     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
1057     if (MatchAddr(AddrInst->getOperand(1), Depth+1) &&
1058         MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1))
1059       return true;
1060
1061     // Restore the old addr mode info.
1062     AddrMode = BackupAddrMode;
1063     AddrModeInsts.resize(OldSize);
1064
1065     // Otherwise this was over-aggressive.  Try merging in the LHS then the RHS.
1066     if (MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1) &&
1067         MatchAddr(AddrInst->getOperand(1), Depth+1))
1068       return true;
1069
1070     // Otherwise we definitely can't merge the ADD in.
1071     AddrMode = BackupAddrMode;
1072     AddrModeInsts.resize(OldSize);
1073     break;
1074   }
1075   //case Instruction::Or:
1076   // TODO: We can handle "Or Val, Imm" iff this OR is equivalent to an ADD.
1077   //break;
1078   case Instruction::Mul:
1079   case Instruction::Shl: {
1080     // Can only handle X*C and X << C.
1081     ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(1));
1082     if (!RHS) return false;
1083     int64_t Scale = RHS->getSExtValue();
1084     if (Opcode == Instruction::Shl)
1085       Scale = 1LL << Scale;
1086
1087     return MatchScaledValue(AddrInst->getOperand(0), Scale, Depth);
1088   }
1089   case Instruction::GetElementPtr: {
1090     // Scan the GEP.  We check it if it contains constant offsets and at most
1091     // one variable offset.
1092     int VariableOperand = -1;
1093     unsigned VariableScale = 0;
1094
1095     int64_t ConstantOffset = 0;
1096     const DataLayout *TD = TLI.getDataLayout();
1097     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(AddrInst);
1098     for (unsigned i = 1, e = AddrInst->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
1099       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
1100         const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
1101         unsigned Idx =
1102           cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(i))->getZExtValue();
1103         ConstantOffset += SL->getElementOffset(Idx);
1104       } else {
1105         uint64_t TypeSize = TD->getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
1106         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(i))) {
1107           ConstantOffset += CI->getSExtValue()*TypeSize;
1108         } else if (TypeSize) {  // Scales of zero don't do anything.
1109           // We only allow one variable index at the moment.
1110           if (VariableOperand != -1)
1111             return false;
1112
1113           // Remember the variable index.
1114           VariableOperand = i;
1115           VariableScale = TypeSize;
1116         }
1117       }
1118     }
1119
1120     // A common case is for the GEP to only do a constant offset.  In this case,
1121     // just add it to the disp field and check validity.
1122     if (VariableOperand == -1) {
1123       AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
1124       if (ConstantOffset == 0 || TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy)){
1125         // Check to see if we can fold the base pointer in too.
1126         if (MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1))
1127           return true;
1128       }
1129       AddrMode.BaseOffs -= ConstantOffset;
1130       return false;
1131     }
1132
1133     // Save the valid addressing mode in case we can't match.
1134     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
1135     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
1136
1137     // See if the scale and offset amount is valid for this target.
1138     AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
1139
1140     // Match the base operand of the GEP.
1141     if (!MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1)) {
1142       // If it couldn't be matched, just stuff the value in a register.
1143       if (AddrMode.HasBaseReg) {
1144         AddrMode = BackupAddrMode;
1145         AddrModeInsts.resize(OldSize);
1146         return false;
1147       }
1148       AddrMode.HasBaseReg = true;
1149       AddrMode.BaseReg = AddrInst->getOperand(0);
1150     }
1151
1152     // Match the remaining variable portion of the GEP.
1153     if (!MatchScaledValue(AddrInst->getOperand(VariableOperand), VariableScale,
1154                           Depth)) {
1155       // If it couldn't be matched, try stuffing the base into a register
1156       // instead of matching it, and retrying the match of the scale.
1157       AddrMode = BackupAddrMode;
1158       AddrModeInsts.resize(OldSize);
1159       if (AddrMode.HasBaseReg)
1160         return false;
1161       AddrMode.HasBaseReg = true;
1162       AddrMode.BaseReg = AddrInst->getOperand(0);
1163       AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
1164       if (!MatchScaledValue(AddrInst->getOperand(VariableOperand),
1165                             VariableScale, Depth)) {
1166         // If even that didn't work, bail.
1167         AddrMode = BackupAddrMode;
1168         AddrModeInsts.resize(OldSize);
1169         return false;
1170       }
1171     }
1172
1173     return true;
1174   }
1175   }
1176   return false;
1177 }
1178
1179 /// MatchAddr - If we can, try to add the value of 'Addr' into the current
1180 /// addressing mode.  If Addr can't be added to AddrMode this returns false and
1181 /// leaves AddrMode unmodified.  This assumes that Addr is either a pointer type
1182 /// or intptr_t for the target.
1183 ///
1184 bool AddressingModeMatcher::MatchAddr(Value *Addr, unsigned Depth) {
1185   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Addr)) {
1186     // Fold in immediates if legal for the target.
1187     AddrMode.BaseOffs += CI->getSExtValue();
1188     if (TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy))
1189       return true;
1190     AddrMode.BaseOffs -= CI->getSExtValue();
1191   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(Addr)) {
1192     // If this is a global variable, try to fold it into the addressing mode.
1193     if (AddrMode.BaseGV == 0) {
1194       AddrMode.BaseGV = GV;
1195       if (TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy))
1196         return true;
1197       AddrMode.BaseGV = 0;
1198     }
1199   } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Addr)) {
1200     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
1201     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
1202
1203     // Check to see if it is possible to fold this operation.
1204     if (MatchOperationAddr(I, I->getOpcode(), Depth)) {
1205       // Okay, it's possible to fold this.  Check to see if it is actually
1206       // *profitable* to do so.  We use a simple cost model to avoid increasing
1207       // register pressure too much.
1208       if (I->hasOneUse() ||
1209           IsProfitableToFoldIntoAddressingMode(I, BackupAddrMode, AddrMode)) {
1210         AddrModeInsts.push_back(I);
1211         return true;
1212       }
1213
1214       // It isn't profitable to do this, roll back.
1215       //cerr << "NOT FOLDING: " << *I;
1216       AddrMode = BackupAddrMode;
1217       AddrModeInsts.resize(OldSize);
1218     }
1219   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Addr)) {
1220     if (MatchOperationAddr(CE, CE->getOpcode(), Depth))
1221       return true;
1222   } else if (isa<ConstantPointerNull>(Addr)) {
1223     // Null pointer gets folded without affecting the addressing mode.
1224     return true;
1225   }
1226
1227   // Worse case, the target should support [reg] addressing modes. :)
1228   if (!AddrMode.HasBaseReg) {
1229     AddrMode.HasBaseReg = true;
1230     AddrMode.BaseReg = Addr;
1231     // Still check for legality in case the target supports [imm] but not [i+r].
1232     if (TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy))
1233       return true;
1234     AddrMode.HasBaseReg = false;
1235     AddrMode.BaseReg = 0;
1236   }
1237
1238   // If the base register is already taken, see if we can do [r+r].
1239   if (AddrMode.Scale == 0) {
1240     AddrMode.Scale = 1;
1241     AddrMode.ScaledReg = Addr;
1242     if (TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy))
1243       return true;
1244     AddrMode.Scale = 0;
1245     AddrMode.ScaledReg = 0;
1246   }
1247   // Couldn't match.
1248   return false;
1249 }
1250
1251 /// IsOperandAMemoryOperand - Check to see if all uses of OpVal by the specified
1252 /// inline asm call are due to memory operands.  If so, return true, otherwise
1253 /// return false.
1254 static bool IsOperandAMemoryOperand(CallInst *CI, InlineAsm *IA, Value *OpVal,
1255                                     const TargetLowering &TLI) {
1256   TargetLowering::AsmOperandInfoVector TargetConstraints = TLI.ParseConstraints(ImmutableCallSite(CI));
1257   for (unsigned i = 0, e = TargetConstraints.size(); i != e; ++i) {
1258     TargetLowering::AsmOperandInfo &OpInfo = TargetConstraints[i];
1259
1260     // Compute the constraint code and ConstraintType to use.
1261     TLI.ComputeConstraintToUse(OpInfo, SDValue());
1262
1263     // If this asm operand is our Value*, and if it isn't an indirect memory
1264     // operand, we can't fold it!
1265     if (OpInfo.CallOperandVal == OpVal &&
1266         (OpInfo.ConstraintType != TargetLowering::C_Memory ||
1267          !OpInfo.isIndirect))
1268       return false;
1269   }
1270
1271   return true;
1272 }
1273
1274 /// FindAllMemoryUses - Recursively walk all the uses of I until we find a
1275 /// memory use.  If we find an obviously non-foldable instruction, return true.
1276 /// Add the ultimately found memory instructions to MemoryUses.
1277 static bool FindAllMemoryUses(Instruction *I,
1278                 SmallVectorImpl<std::pair<Instruction*,unsigned> > &MemoryUses,
1279                               SmallPtrSet<Instruction*, 16> &ConsideredInsts,
1280                               const TargetLowering &TLI) {
1281   // If we already considered this instruction, we're done.
1282   if (!ConsideredInsts.insert(I))
1283     return false;
1284
1285   // If this is an obviously unfoldable instruction, bail out.
1286   if (!MightBeFoldableInst(I))
1287     return true;
1288
1289   // Loop over all the uses, recursively processing them.
1290   for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end();
1291        UI != E; ++UI) {
1292     User *U = *UI;
1293
1294     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U)) {
1295       MemoryUses.push_back(std::make_pair(LI, UI.getOperandNo()));
1296       continue;
1297     }
1298
1299     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U)) {
1300       unsigned opNo = UI.getOperandNo();
1301       if (opNo == 0) return true; // Storing addr, not into addr.
1302       MemoryUses.push_back(std::make_pair(SI, opNo));
1303       continue;
1304     }
1305
1306     if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(U)) {
1307       InlineAsm *IA = dyn_cast<InlineAsm>(CI->getCalledValue());
1308       if (!IA) return true;
1309
1310       // If this is a memory operand, we're cool, otherwise bail out.
1311       if (!IsOperandAMemoryOperand(CI, IA, I, TLI))
1312         return true;
1313       continue;
1314     }
1315
1316     if (FindAllMemoryUses(cast<Instruction>(U), MemoryUses, ConsideredInsts,
1317                           TLI))
1318       return true;
1319   }
1320
1321   return false;
1322 }
1323
1324 /// ValueAlreadyLiveAtInst - Retrn true if Val is already known to be live at
1325 /// the use site that we're folding it into.  If so, there is no cost to
1326 /// include it in the addressing mode.  KnownLive1 and KnownLive2 are two values
1327 /// that we know are live at the instruction already.
1328 bool AddressingModeMatcher::ValueAlreadyLiveAtInst(Value *Val,Value *KnownLive1,
1329                                                    Value *KnownLive2) {
1330   // If Val is either of the known-live values, we know it is live!
1331   if (Val == 0 || Val == KnownLive1 || Val == KnownLive2)
1332     return true;
1333
1334   // All values other than instructions and arguments (e.g. constants) are live.
1335   if (!isa<Instruction>(Val) && !isa<Argument>(Val)) return true;
1336
1337   // If Val is a constant sized alloca in the entry block, it is live, this is
1338   // true because it is just a reference to the stack/frame pointer, which is
1339   // live for the whole function.
1340   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Val))
1341     if (AI->isStaticAlloca())
1342       return true;
1343
1344   // Check to see if this value is already used in the memory instruction's
1345   // block.  If so, it's already live into the block at the very least, so we
1346   // can reasonably fold it.
1347   return Val->isUsedInBasicBlock(MemoryInst->getParent());
1348 }
1349
1350 /// IsProfitableToFoldIntoAddressingMode - It is possible for the addressing
1351 /// mode of the machine to fold the specified instruction into a load or store
1352 /// that ultimately uses it.  However, the specified instruction has multiple
1353 /// uses.  Given this, it may actually increase register pressure to fold it
1354 /// into the load.  For example, consider this code:
1355 ///
1356 ///     X = ...
1357 ///     Y = X+1
1358 ///     use(Y)   -> nonload/store
1359 ///     Z = Y+1
1360 ///     load Z
1361 ///
1362 /// In this case, Y has multiple uses, and can be folded into the load of Z
1363 /// (yielding load [X+2]).  However, doing this will cause both "X" and "X+1" to
1364 /// be live at the use(Y) line.  If we don't fold Y into load Z, we use one
1365 /// fewer register.  Since Y can't be folded into "use(Y)" we don't increase the
1366 /// number of computations either.
1367 ///
1368 /// Note that this (like most of CodeGenPrepare) is just a rough heuristic.  If
1369 /// X was live across 'load Z' for other reasons, we actually *would* want to
1370 /// fold the addressing mode in the Z case.  This would make Y die earlier.
1371 bool AddressingModeMatcher::
1372 IsProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I, ExtAddrMode &AMBefore,
1373                                      ExtAddrMode &AMAfter) {
1374   if (IgnoreProfitability) return true;
1375
1376   // AMBefore is the addressing mode before this instruction was folded into it,
1377   // and AMAfter is the addressing mode after the instruction was folded.  Get
1378   // the set of registers referenced by AMAfter and subtract out those
1379   // referenced by AMBefore: this is the set of values which folding in this
1380   // address extends the lifetime of.
1381   //
1382   // Note that there are only two potential values being referenced here,
1383   // BaseReg and ScaleReg (global addresses are always available, as are any
1384   // folded immediates).
1385   Value *BaseReg = AMAfter.BaseReg, *ScaledReg = AMAfter.ScaledReg;
1386
1387   // If the BaseReg or ScaledReg was referenced by the previous addrmode, their
1388   // lifetime wasn't extended by adding this instruction.
1389   if (ValueAlreadyLiveAtInst(BaseReg, AMBefore.BaseReg, AMBefore.ScaledReg))
1390     BaseReg = 0;
1391   if (ValueAlreadyLiveAtInst(ScaledReg, AMBefore.BaseReg, AMBefore.ScaledReg))
1392     ScaledReg = 0;
1393
1394   // If folding this instruction (and it's subexprs) didn't extend any live
1395   // ranges, we're ok with it.
1396   if (BaseReg == 0 && ScaledReg == 0)
1397     return true;
1398
1399   // If all uses of this instruction are ultimately load/store/inlineasm's,
1400   // check to see if their addressing modes will include this instruction.  If
1401   // so, we can fold it into all uses, so it doesn't matter if it has multiple
1402   // uses.
1403   SmallVector<std::pair<Instruction*,unsigned>, 16> MemoryUses;
1404   SmallPtrSet<Instruction*, 16> ConsideredInsts;
1405   if (FindAllMemoryUses(I, MemoryUses, ConsideredInsts, TLI))
1406     return false;  // Has a non-memory, non-foldable use!
1407
1408   // Now that we know that all uses of this instruction are part of a chain of
1409   // computation involving only operations that could theoretically be folded
1410   // into a memory use, loop over each of these uses and see if they could
1411   // *actually* fold the instruction.
1412   SmallVector<Instruction*, 32> MatchedAddrModeInsts;
1413   for (unsigned i = 0, e = MemoryUses.size(); i != e; ++i) {
1414     Instruction *User = MemoryUses[i].first;
1415     unsigned OpNo = MemoryUses[i].second;
1416
1417     // Get the access type of this use.  If the use isn't a pointer, we don't
1418     // know what it accesses.
1419     Value *Address = User->getOperand(OpNo);
1420     if (!Address->getType()->isPointerTy())
1421       return false;
1422     Type *AddressAccessTy =
1423       cast<PointerType>(Address->getType())->getElementType();
1424
1425     // Do a match against the root of this address, ignoring profitability. This
1426     // will tell us if the addressing mode for the memory operation will
1427     // *actually* cover the shared instruction.
1428     ExtAddrMode Result;
1429     AddressingModeMatcher Matcher(MatchedAddrModeInsts, TLI, AddressAccessTy,
1430                                   MemoryInst, Result);
1431     Matcher.IgnoreProfitability = true;
1432     bool Success = Matcher.MatchAddr(Address, 0);
1433     (void)Success; assert(Success && "Couldn't select *anything*?");
1434
1435     // If the match didn't cover I, then it won't be shared by it.
1436     if (std::find(MatchedAddrModeInsts.begin(), MatchedAddrModeInsts.end(),
1437                   I) == MatchedAddrModeInsts.end())
1438       return false;
1439
1440     MatchedAddrModeInsts.clear();
1441   }
1442
1443   return true;
1444 }
1445
1446 } // end anonymous namespace
1447
1448 /// IsNonLocalValue - Return true if the specified values are defined in a
1449 /// different basic block than BB.
1450 static bool IsNonLocalValue(Value *V, BasicBlock *BB) {
1451   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
1452     return I->getParent() != BB;
1453   return false;
1454 }
1455
1456 /// OptimizeMemoryInst - Load and Store Instructions often have
1457 /// addressing modes that can do significant amounts of computation.  As such,
1458 /// instruction selection will try to get the load or store to do as much
1459 /// computation as possible for the program.  The problem is that isel can only
1460 /// see within a single block.  As such, we sink as much legal addressing mode
1461 /// stuff into the block as possible.
1462 ///
1463 /// This method is used to optimize both load/store and inline asms with memory
1464 /// operands.
1465 bool CodeGenPrepare::OptimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
1466                                         Type *AccessTy) {
1467   Value *Repl = Addr;
1468
1469   // Try to collapse single-value PHI nodes.  This is necessary to undo
1470   // unprofitable PRE transformations.
1471   SmallVector<Value*, 8> worklist;
1472   SmallPtrSet<Value*, 16> Visited;
1473   worklist.push_back(Addr);
1474
1475   // Use a worklist to iteratively look through PHI nodes, and ensure that
1476   // the addressing mode obtained from the non-PHI roots of the graph
1477   // are equivalent.
1478   Value *Consensus = 0;
1479   unsigned NumUsesConsensus = 0;
1480   bool IsNumUsesConsensusValid = false;
1481   SmallVector<Instruction*, 16> AddrModeInsts;
1482   ExtAddrMode AddrMode;
1483   while (!worklist.empty()) {
1484     Value *V = worklist.back();
1485     worklist.pop_back();
1486
1487     // Break use-def graph loops.
1488     if (!Visited.insert(V)) {
1489       Consensus = 0;
1490       break;
1491     }
1492
1493     // For a PHI node, push all of its incoming values.
1494     if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(V)) {
1495       for (unsigned i = 0, e = P->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
1496         worklist.push_back(P->getIncomingValue(i));
1497       continue;
1498     }
1499
1500     // For non-PHIs, determine the addressing mode being computed.
1501     SmallVector<Instruction*, 16> NewAddrModeInsts;
1502     ExtAddrMode NewAddrMode =
1503       AddressingModeMatcher::Match(V, AccessTy, MemoryInst,
1504                                    NewAddrModeInsts, *TLI);
1505
1506     // This check is broken into two cases with very similar code to avoid using
1507     // getNumUses() as much as possible. Some values have a lot of uses, so
1508     // calling getNumUses() unconditionally caused a significant compile-time
1509     // regression.
1510     if (!Consensus) {
1511       Consensus = V;
1512       AddrMode = NewAddrMode;
1513       AddrModeInsts = NewAddrModeInsts;
1514       continue;
1515     } else if (NewAddrMode == AddrMode) {
1516       if (!IsNumUsesConsensusValid) {
1517         NumUsesConsensus = Consensus->getNumUses();
1518         IsNumUsesConsensusValid = true;
1519       }
1520
1521       // Ensure that the obtained addressing mode is equivalent to that obtained
1522       // for all other roots of the PHI traversal.  Also, when choosing one
1523       // such root as representative, select the one with the most uses in order
1524       // to keep the cost modeling heuristics in AddressingModeMatcher
1525       // applicable.
1526       unsigned NumUses = V->getNumUses();
1527       if (NumUses > NumUsesConsensus) {
1528         Consensus = V;
1529         NumUsesConsensus = NumUses;
1530         AddrModeInsts = NewAddrModeInsts;
1531       }
1532       continue;
1533     }
1534
1535     Consensus = 0;
1536     break;
1537   }
1538
1539   // If the addressing mode couldn't be determined, or if multiple different
1540   // ones were determined, bail out now.
1541   if (!Consensus) return false;
1542
1543   // Check to see if any of the instructions supersumed by this addr mode are
1544   // non-local to I's BB.
1545   bool AnyNonLocal = false;
1546   for (unsigned i = 0, e = AddrModeInsts.size(); i != e; ++i) {
1547     if (IsNonLocalValue(AddrModeInsts[i], MemoryInst->getParent())) {
1548       AnyNonLocal = true;
1549       break;
1550     }
1551   }
1552
1553   // If all the instructions matched are already in this BB, don't do anything.
1554   if (!AnyNonLocal) {
1555     DEBUG(dbgs() << "CGP: Found      local addrmode: " << AddrMode << "\n");
1556     return false;
1557   }
1558
1559   // Insert this computation right after this user.  Since our caller is
1560   // scanning from the top of the BB to the bottom, reuse of the expr are
1561   // guaranteed to happen later.
1562   IRBuilder<> Builder(MemoryInst);
1563
1564   // Now that we determined the addressing expression we want to use and know
1565   // that we have to sink it into this block.  Check to see if we have already
1566   // done this for some other load/store instr in this block.  If so, reuse the
1567   // computation.
1568   Value *&SunkAddr = SunkAddrs[Addr];
1569   if (SunkAddr) {
1570     DEBUG(dbgs() << "CGP: Reusing nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
1571                  << *MemoryInst);
1572     if (SunkAddr->getType() != Addr->getType())
1573       SunkAddr = Builder.CreateBitCast(SunkAddr, Addr->getType());
1574   } else {
1575     DEBUG(dbgs() << "CGP: SINKING nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
1576                  << *MemoryInst);
1577     Type *IntPtrTy =
1578           TLI->getDataLayout()->getIntPtrType(AccessTy->getContext());
1579
1580     Value *Result = 0;
1581
1582     // Start with the base register. Do this first so that subsequent address
1583     // matching finds it last, which will prevent it from trying to match it
1584     // as the scaled value in case it happens to be a mul. That would be
1585     // problematic if we've sunk a different mul for the scale, because then
1586     // we'd end up sinking both muls.
1587     if (AddrMode.BaseReg) {
1588       Value *V = AddrMode.BaseReg;
1589       if (V->getType()->isPointerTy())
1590         V = Builder.CreatePtrToInt(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
1591       if (V->getType() != IntPtrTy)
1592         V = Builder.CreateIntCast(V, IntPtrTy, /*isSigned=*/true, "sunkaddr");
1593       Result = V;
1594     }
1595
1596     // Add the scale value.
1597     if (AddrMode.Scale) {
1598       Value *V = AddrMode.ScaledReg;
1599       if (V->getType() == IntPtrTy) {
1600         // done.
1601       } else if (V->getType()->isPointerTy()) {
1602         V = Builder.CreatePtrToInt(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
1603       } else if (cast<IntegerType>(IntPtrTy)->getBitWidth() <
1604                  cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth()) {
1605         V = Builder.CreateTrunc(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
1606       } else {
1607         V = Builder.CreateSExt(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
1608       }
1609       if (AddrMode.Scale != 1)
1610         V = Builder.CreateMul(V, ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.Scale),
1611                               "sunkaddr");
1612       if (Result)
1613         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
1614       else
1615         Result = V;
1616     }
1617
1618     // Add in the BaseGV if present.
1619     if (AddrMode.BaseGV) {
1620       Value *V = Builder.CreatePtrToInt(AddrMode.BaseGV, IntPtrTy, "sunkaddr");
1621       if (Result)
1622         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
1623       else
1624         Result = V;
1625     }
1626
1627     // Add in the Base Offset if present.
1628     if (AddrMode.BaseOffs) {
1629       Value *V = ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.BaseOffs);
1630       if (Result)
1631         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
1632       else
1633         Result = V;
1634     }
1635
1636     if (Result == 0)
1637       SunkAddr = Constant::getNullValue(Addr->getType());
1638     else
1639       SunkAddr = Builder.CreateIntToPtr(Result, Addr->getType(), "sunkaddr");
1640   }
1641
1642   MemoryInst->replaceUsesOfWith(Repl, SunkAddr);
1643
1644   // If we have no uses, recursively delete the value and all dead instructions
1645   // using it.
1646   if (Repl->use_empty()) {
1647     // This can cause recursive deletion, which can invalidate our iterator.
1648     // Use a WeakVH to hold onto it in case this happens.
1649     WeakVH IterHandle(CurInstIterator);
1650     BasicBlock *BB = CurInstIterator->getParent();
1651
1652     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Repl, TLInfo);
1653
1654     if (IterHandle != CurInstIterator) {
1655       // If the iterator instruction was recursively deleted, start over at the
1656       // start of the block.
1657       CurInstIterator = BB->begin();
1658       SunkAddrs.clear();
1659     }
1660   }
1661   ++NumMemoryInsts;
1662   return true;
1663 }
1664
1665 /// OptimizeInlineAsmInst - If there are any memory operands, use
1666 /// OptimizeMemoryInst to sink their address computing into the block when
1667 /// possible / profitable.
1668 bool CodeGenPrepare::OptimizeInlineAsmInst(CallInst *CS) {
1669   bool MadeChange = false;
1670
1671   TargetLowering::AsmOperandInfoVector
1672     TargetConstraints = TLI->ParseConstraints(CS);
1673   unsigned ArgNo = 0;
1674   for (unsigned i = 0, e = TargetConstraints.size(); i != e; ++i) {
1675     TargetLowering::AsmOperandInfo &OpInfo = TargetConstraints[i];
1676
1677     // Compute the constraint code and ConstraintType to use.
1678     TLI->ComputeConstraintToUse(OpInfo, SDValue());
1679
1680     if (OpInfo.ConstraintType == TargetLowering::C_Memory &&
1681         OpInfo.isIndirect) {
1682       Value *OpVal = CS->getArgOperand(ArgNo++);
1683       MadeChange |= OptimizeMemoryInst(CS, OpVal, OpVal->getType());
1684     } else if (OpInfo.Type == InlineAsm::isInput)
1685       ArgNo++;
1686   }
1687
1688   return MadeChange;
1689 }
1690
1691 /// MoveExtToFormExtLoad - Move a zext or sext fed by a load into the same
1692 /// basic block as the load, unless conditions are unfavorable. This allows
1693 /// SelectionDAG to fold the extend into the load.
1694 ///
1695 bool CodeGenPrepare::MoveExtToFormExtLoad(Instruction *I) {
1696   // Look for a load being extended.
1697   LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I->getOperand(0));
1698   if (!LI) return false;
1699
1700   // If they're already in the same block, there's nothing to do.
1701   if (LI->getParent() == I->getParent())
1702     return false;
1703
1704   // If the load has other users and the truncate is not free, this probably
1705   // isn't worthwhile.
1706   if (!LI->hasOneUse() &&
1707       TLI && (TLI->isTypeLegal(TLI->getValueType(LI->getType())) ||
1708               !TLI->isTypeLegal(TLI->getValueType(I->getType()))) &&
1709       !TLI->isTruncateFree(I->getType(), LI->getType()))
1710     return false;
1711
1712   // Check whether the target supports casts folded into loads.
1713   unsigned LType;
1714   if (isa<ZExtInst>(I))
1715     LType = ISD::ZEXTLOAD;
1716   else {
1717     assert(isa<SExtInst>(I) && "Unexpected ext type!");
1718     LType = ISD::SEXTLOAD;
1719   }
1720   if (TLI && !TLI->isLoadExtLegal(LType, TLI->getValueType(LI->getType())))
1721     return false;
1722
1723   // Move the extend into the same block as the load, so that SelectionDAG
1724   // can fold it.
1725   I->removeFromParent();
1726   I->insertAfter(LI);
1727   ++NumExtsMoved;
1728   return true;
1729 }
1730
1731 bool CodeGenPrepare::OptimizeExtUses(Instruction *I) {
1732   BasicBlock *DefBB = I->getParent();
1733
1734   // If the result of a {s|z}ext and its source are both live out, rewrite all
1735   // other uses of the source with result of extension.
1736   Value *Src = I->getOperand(0);
1737   if (Src->hasOneUse())
1738     return false;
1739
1740   // Only do this xform if truncating is free.
1741   if (TLI && !TLI->isTruncateFree(I->getType(), Src->getType()))
1742     return false;
1743
1744   // Only safe to perform the optimization if the source is also defined in
1745   // this block.
1746   if (!isa<Instruction>(Src) || DefBB != cast<Instruction>(Src)->getParent())
1747     return false;
1748
1749   bool DefIsLiveOut = false;
1750   for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end();
1751        UI != E; ++UI) {
1752     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1753
1754     // Figure out which BB this ext is used in.
1755     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
1756     if (UserBB == DefBB) continue;
1757     DefIsLiveOut = true;
1758     break;
1759   }
1760   if (!DefIsLiveOut)
1761     return false;
1762
1763   // Make sure none of the uses are PHI nodes.
1764   for (Value::use_iterator UI = Src->use_begin(), E = Src->use_end();
1765        UI != E; ++UI) {
1766     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1767     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
1768     if (UserBB == DefBB) continue;
1769     // Be conservative. We don't want this xform to end up introducing
1770     // reloads just before load / store instructions.
1771     if (isa<PHINode>(User) || isa<LoadInst>(User) || isa<StoreInst>(User))
1772       return false;
1773   }
1774
1775   // InsertedTruncs - Only insert one trunc in each block once.
1776   DenseMap<BasicBlock*, Instruction*> InsertedTruncs;
1777
1778   bool MadeChange = false;
1779   for (Value::use_iterator UI = Src->use_begin(), E = Src->use_end();
1780        UI != E; ++UI) {
1781     Use &TheUse = UI.getUse();
1782     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1783
1784     // Figure out which BB this ext is used in.
1785     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
1786     if (UserBB == DefBB) continue;
1787
1788     // Both src and def are live in this block. Rewrite the use.
1789     Instruction *&InsertedTrunc = InsertedTruncs[UserBB];
1790
1791     if (!InsertedTrunc) {
1792       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
1793       InsertedTrunc = new TruncInst(I, Src->getType(), "", InsertPt);
1794     }
1795
1796     // Replace a use of the {s|z}ext source with a use of the result.
1797     TheUse = InsertedTrunc;
1798     ++NumExtUses;
1799     MadeChange = true;
1800   }
1801
1802   return MadeChange;
1803 }
1804
1805 /// isFormingBranchFromSelectProfitable - Returns true if a SelectInst should be
1806 /// turned into an explicit branch.
1807 static bool isFormingBranchFromSelectProfitable(SelectInst *SI) {
1808   // FIXME: This should use the same heuristics as IfConversion to determine
1809   // whether a select is better represented as a branch.  This requires that
1810   // branch probability metadata is preserved for the select, which is not the
1811   // case currently.
1812
1813   CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(SI->getCondition());
1814
1815   // If the branch is predicted right, an out of order CPU can avoid blocking on
1816   // the compare.  Emit cmovs on compares with a memory operand as branches to
1817   // avoid stalls on the load from memory.  If the compare has more than one use
1818   // there's probably another cmov or setcc around so it's not worth emitting a
1819   // branch.
1820   if (!Cmp)
1821     return false;
1822
1823   Value *CmpOp0 = Cmp->getOperand(0);
1824   Value *CmpOp1 = Cmp->getOperand(1);
1825
1826   // We check that the memory operand has one use to avoid uses of the loaded
1827   // value directly after the compare, making branches unprofitable.
1828   return Cmp->hasOneUse() &&
1829          ((isa<LoadInst>(CmpOp0) && CmpOp0->hasOneUse()) ||
1830           (isa<LoadInst>(CmpOp1) && CmpOp1->hasOneUse()));
1831 }
1832
1833
1834 /// If we have a SelectInst that will likely profit from branch prediction,
1835 /// turn it into a branch.
1836 bool CodeGenPrepare::OptimizeSelectInst(SelectInst *SI) {
1837   bool VectorCond = !SI->getCondition()->getType()->isIntegerTy(1);
1838
1839   // Can we convert the 'select' to CF ?
1840   if (DisableSelectToBranch || OptSize || !TLI || VectorCond)
1841     return false;
1842
1843   TargetLowering::SelectSupportKind SelectKind;
1844   if (VectorCond)
1845     SelectKind = TargetLowering::VectorMaskSelect;
1846   else if (SI->getType()->isVectorTy())
1847     SelectKind = TargetLowering::ScalarCondVectorVal;
1848   else
1849     SelectKind = TargetLowering::ScalarValSelect;
1850
1851   // Do we have efficient codegen support for this kind of 'selects' ?
1852   if (TLI->isSelectSupported(SelectKind)) {
1853     // We have efficient codegen support for the select instruction.
1854     // Check if it is profitable to keep this 'select'.
1855     if (!TLI->isPredictableSelectExpensive() ||
1856         !isFormingBranchFromSelectProfitable(SI))
1857       return false;
1858   }
1859
1860   ModifiedDT = true;
1861
1862   // First, we split the block containing the select into 2 blocks.
1863   BasicBlock *StartBlock = SI->getParent();
1864   BasicBlock::iterator SplitPt = ++(BasicBlock::iterator(SI));
1865   BasicBlock *NextBlock = StartBlock->splitBasicBlock(SplitPt, "select.end");
1866
1867   // Create a new block serving as the landing pad for the branch.
1868   BasicBlock *SmallBlock = BasicBlock::Create(SI->getContext(), "select.mid",
1869                                              NextBlock->getParent(), NextBlock);
1870
1871   // Move the unconditional branch from the block with the select in it into our
1872   // landing pad block.
1873   StartBlock->getTerminator()->eraseFromParent();
1874   BranchInst::Create(NextBlock, SmallBlock);
1875
1876   // Insert the real conditional branch based on the original condition.
1877   BranchInst::Create(NextBlock, SmallBlock, SI->getCondition(), SI);
1878
1879   // The select itself is replaced with a PHI Node.
1880   PHINode *PN = PHINode::Create(SI->getType(), 2, "", NextBlock->begin());
1881   PN->takeName(SI);
1882   PN->addIncoming(SI->getTrueValue(), StartBlock);
1883   PN->addIncoming(SI->getFalseValue(), SmallBlock);
1884   SI->replaceAllUsesWith(PN);
1885   SI->eraseFromParent();
1886
1887   // Instruct OptimizeBlock to skip to the next block.
1888   CurInstIterator = StartBlock->end();
1889   ++NumSelectsExpanded;
1890   return true;
1891 }
1892
1893 bool CodeGenPrepare::OptimizeInst(Instruction *I) {
1894   if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(I)) {
1895     // It is possible for very late stage optimizations (such as SimplifyCFG)
1896     // to introduce PHI nodes too late to be cleaned up.  If we detect such a
1897     // trivial PHI, go ahead and zap it here.
1898     if (Value *V = SimplifyInstruction(P)) {
1899       P->replaceAllUsesWith(V);
1900       P->eraseFromParent();
1901       ++NumPHIsElim;
1902       return true;
1903     }
1904     return false;
1905   }
1906
1907   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
1908     // If the source of the cast is a constant, then this should have
1909     // already been constant folded.  The only reason NOT to constant fold
1910     // it is if something (e.g. LSR) was careful to place the constant
1911     // evaluation in a block other than then one that uses it (e.g. to hoist
1912     // the address of globals out of a loop).  If this is the case, we don't
1913     // want to forward-subst the cast.
1914     if (isa<Constant>(CI->getOperand(0)))
1915       return false;
1916
1917     if (TLI && OptimizeNoopCopyExpression(CI, *TLI))
1918       return true;
1919
1920     if (isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
1921       bool MadeChange = MoveExtToFormExtLoad(I);
1922       return MadeChange | OptimizeExtUses(I);
1923     }
1924     return false;
1925   }
1926
1927   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
1928     return OptimizeCmpExpression(CI);
1929
1930   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
1931     if (TLI)
1932       return OptimizeMemoryInst(I, I->getOperand(0), LI->getType());
1933     return false;
1934   }
1935
1936   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
1937     if (TLI)
1938       return OptimizeMemoryInst(I, SI->getOperand(1),
1939                                 SI->getOperand(0)->getType());
1940     return false;
1941   }
1942
1943   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
1944     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
1945       /// The GEP operand must be a pointer, so must its result -> BitCast
1946       Instruction *NC = new BitCastInst(GEPI->getOperand(0), GEPI->getType(),
1947                                         GEPI->getName(), GEPI);
1948       GEPI->replaceAllUsesWith(NC);
1949       GEPI->eraseFromParent();
1950       ++NumGEPsElim;
1951       OptimizeInst(NC);
1952       return true;
1953     }
1954     return false;
1955   }
1956
1957   if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
1958     return OptimizeCallInst(CI);
1959
1960   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(I))
1961     return OptimizeSelectInst(SI);
1962
1963   return false;
1964 }
1965
1966 // In this pass we look for GEP and cast instructions that are used
1967 // across basic blocks and rewrite them to improve basic-block-at-a-time
1968 // selection.
1969 bool CodeGenPrepare::OptimizeBlock(BasicBlock &BB) {
1970   SunkAddrs.clear();
1971   bool MadeChange = false;
1972
1973   CurInstIterator = BB.begin();
1974   while (CurInstIterator != BB.end())
1975     MadeChange |= OptimizeInst(CurInstIterator++);
1976
1977   MadeChange |= DupRetToEnableTailCallOpts(&BB);
1978
1979   return MadeChange;
1980 }
1981
1982 // llvm.dbg.value is far away from the value then iSel may not be able
1983 // handle it properly. iSel will drop llvm.dbg.value if it can not
1984 // find a node corresponding to the value.
1985 bool CodeGenPrepare::PlaceDbgValues(Function &F) {
1986   bool MadeChange = false;
1987   for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ++I) {
1988     Instruction *PrevNonDbgInst = NULL;
1989     for (BasicBlock::iterator BI = I->begin(), BE = I->end(); BI != BE;) {
1990       Instruction *Insn = BI; ++BI;
1991       DbgValueInst *DVI = dyn_cast<DbgValueInst>(Insn);
1992       if (!DVI) {
1993         PrevNonDbgInst = Insn;
1994         continue;
1995       }
1996
1997       Instruction *VI = dyn_cast_or_null<Instruction>(DVI->getValue());
1998       if (VI && VI != PrevNonDbgInst && !VI->isTerminator()) {
1999         DEBUG(dbgs() << "Moving Debug Value before :\n" << *DVI << ' ' << *VI);
2000         DVI->removeFromParent();
2001         if (isa<PHINode>(VI))
2002           DVI->insertBefore(VI->getParent()->getFirstInsertionPt());
2003         else
2004           DVI->insertAfter(VI);
2005         MadeChange = true;
2006         ++NumDbgValueMoved;
2007       }
2008     }
2009   }
2010   return MadeChange;
2011 }