remove doConstantPropagation and dceInstruction, they are just
[oota-llvm.git] / 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/Constants.h"
19 #include "llvm/DerivedTypes.h"
20 #include "llvm/Function.h"
21 #include "llvm/InlineAsm.h"
22 #include "llvm/Instructions.h"
23 #include "llvm/Pass.h"
24 #include "llvm/Target/TargetAsmInfo.h"
25 #include "llvm/Target/TargetData.h"
26 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
27 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
28 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
29 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
30 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
31 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
32 #include "llvm/Support/CallSite.h"
33 #include "llvm/Support/Compiler.h"
34 #include "llvm/Support/Debug.h"
35 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
36 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
37 using namespace llvm;
38 using namespace llvm::PatternMatch;
39
40 namespace {
41   class VISIBILITY_HIDDEN CodeGenPrepare : public FunctionPass {
42     /// TLI - Keep a pointer of a TargetLowering to consult for determining
43     /// transformation profitability.
44     const TargetLowering *TLI;
45   public:
46     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
47     explicit CodeGenPrepare(const TargetLowering *tli = 0)
48       : FunctionPass(&ID), TLI(tli) {}
49     bool runOnFunction(Function &F);
50
51   private:
52     bool EliminateMostlyEmptyBlocks(Function &F);
53     bool CanMergeBlocks(const BasicBlock *BB, const BasicBlock *DestBB) const;
54     void EliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB);
55     bool OptimizeBlock(BasicBlock &BB);
56     bool OptimizeMemoryInst(Instruction *I, Value *Addr, const Type *AccessTy,
57                             DenseMap<Value*,Value*> &SunkAddrs);
58     bool OptimizeInlineAsmInst(Instruction *I, CallSite CS,
59                                DenseMap<Value*,Value*> &SunkAddrs);
60     bool OptimizeExtUses(Instruction *I);
61   };
62 }
63
64 char CodeGenPrepare::ID = 0;
65 static RegisterPass<CodeGenPrepare> X("codegenprepare",
66                                       "Optimize for code generation");
67
68 FunctionPass *llvm::createCodeGenPreparePass(const TargetLowering *TLI) {
69   return new CodeGenPrepare(TLI);
70 }
71
72
73 bool CodeGenPrepare::runOnFunction(Function &F) {
74   bool EverMadeChange = false;
75
76   // First pass, eliminate blocks that contain only PHI nodes and an
77   // unconditional branch.
78   EverMadeChange |= EliminateMostlyEmptyBlocks(F);
79
80   bool MadeChange = true;
81   while (MadeChange) {
82     MadeChange = false;
83     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
84       MadeChange |= OptimizeBlock(*BB);
85     EverMadeChange |= MadeChange;
86   }
87   return EverMadeChange;
88 }
89
90 /// EliminateMostlyEmptyBlocks - eliminate blocks that contain only PHI nodes
91 /// and an unconditional branch.  Passes before isel (e.g. LSR/loopsimplify)
92 /// often split edges in ways that are non-optimal for isel.  Start by
93 /// eliminating these blocks so we can split them the way we want them.
94 bool CodeGenPrepare::EliminateMostlyEmptyBlocks(Function &F) {
95   bool MadeChange = false;
96   // Note that this intentionally skips the entry block.
97   for (Function::iterator I = ++F.begin(), E = F.end(); I != E; ) {
98     BasicBlock *BB = I++;
99
100     // If this block doesn't end with an uncond branch, ignore it.
101     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
102     if (!BI || !BI->isUnconditional())
103       continue;
104
105     // If the instruction before the branch isn't a phi node, then other stuff
106     // is happening here.
107     BasicBlock::iterator BBI = BI;
108     if (BBI != BB->begin()) {
109       --BBI;
110       if (!isa<PHINode>(BBI)) continue;
111     }
112
113     // Do not break infinite loops.
114     BasicBlock *DestBB = BI->getSuccessor(0);
115     if (DestBB == BB)
116       continue;
117
118     if (!CanMergeBlocks(BB, DestBB))
119       continue;
120
121     EliminateMostlyEmptyBlock(BB);
122     MadeChange = true;
123   }
124   return MadeChange;
125 }
126
127 /// CanMergeBlocks - Return true if we can merge BB into DestBB if there is a
128 /// single uncond branch between them, and BB contains no other non-phi
129 /// instructions.
130 bool CodeGenPrepare::CanMergeBlocks(const BasicBlock *BB,
131                                     const BasicBlock *DestBB) const {
132   // We only want to eliminate blocks whose phi nodes are used by phi nodes in
133   // the successor.  If there are more complex condition (e.g. preheaders),
134   // don't mess around with them.
135   BasicBlock::const_iterator BBI = BB->begin();
136   while (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI++)) {
137     for (Value::use_const_iterator UI = PN->use_begin(), E = PN->use_end();
138          UI != E; ++UI) {
139       const Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
140       if (User->getParent() != DestBB || !isa<PHINode>(User))
141         return false;
142       // If User is inside DestBB block and it is a PHINode then check
143       // incoming value. If incoming value is not from BB then this is
144       // a complex condition (e.g. preheaders) we want to avoid here.
145       if (User->getParent() == DestBB) {
146         if (const PHINode *UPN = dyn_cast<PHINode>(User))
147           for (unsigned I = 0, E = UPN->getNumIncomingValues(); I != E; ++I) {
148             Instruction *Insn = dyn_cast<Instruction>(UPN->getIncomingValue(I));
149             if (Insn && Insn->getParent() == BB &&
150                 Insn->getParent() != UPN->getIncomingBlock(I))
151               return false;
152           }
153       }
154     }
155   }
156
157   // If BB and DestBB contain any common predecessors, then the phi nodes in BB
158   // and DestBB may have conflicting incoming values for the block.  If so, we
159   // can't merge the block.
160   const PHINode *DestBBPN = dyn_cast<PHINode>(DestBB->begin());
161   if (!DestBBPN) return true;  // no conflict.
162
163   // Collect the preds of BB.
164   SmallPtrSet<const BasicBlock*, 16> BBPreds;
165   if (const PHINode *BBPN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
166     // It is faster to get preds from a PHI than with pred_iterator.
167     for (unsigned i = 0, e = BBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
168       BBPreds.insert(BBPN->getIncomingBlock(i));
169   } else {
170     BBPreds.insert(pred_begin(BB), pred_end(BB));
171   }
172
173   // Walk the preds of DestBB.
174   for (unsigned i = 0, e = DestBBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
175     BasicBlock *Pred = DestBBPN->getIncomingBlock(i);
176     if (BBPreds.count(Pred)) {   // Common predecessor?
177       BBI = DestBB->begin();
178       while (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI++)) {
179         const Value *V1 = PN->getIncomingValueForBlock(Pred);
180         const Value *V2 = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
181
182         // If V2 is a phi node in BB, look up what the mapped value will be.
183         if (const PHINode *V2PN = dyn_cast<PHINode>(V2))
184           if (V2PN->getParent() == BB)
185             V2 = V2PN->getIncomingValueForBlock(Pred);
186
187         // If there is a conflict, bail out.
188         if (V1 != V2) return false;
189       }
190     }
191   }
192
193   return true;
194 }
195
196
197 /// EliminateMostlyEmptyBlock - Eliminate a basic block that have only phi's and
198 /// an unconditional branch in it.
199 void CodeGenPrepare::EliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB) {
200   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
201   BasicBlock *DestBB = BI->getSuccessor(0);
202
203   DOUT << "MERGING MOSTLY EMPTY BLOCKS - BEFORE:\n" << *BB << *DestBB;
204
205   // If the destination block has a single pred, then this is a trivial edge,
206   // just collapse it.
207   if (BasicBlock *SinglePred = DestBB->getSinglePredecessor()) {
208     // Remember if SinglePred was the entry block of the function.  If so, we
209     // will need to move BB back to the entry position.
210     bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
211     MergeBasicBlockIntoOnlyPred(DestBB);
212
213     if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
214       BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
215     
216     DOUT << "AFTER:\n" << *DestBB << "\n\n\n";
217     return;
218   }
219
220   // Otherwise, we have multiple predecessors of BB.  Update the PHIs in DestBB
221   // to handle the new incoming edges it is about to have.
222   PHINode *PN;
223   for (BasicBlock::iterator BBI = DestBB->begin();
224        (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
225     // Remove the incoming value for BB, and remember it.
226     Value *InVal = PN->removeIncomingValue(BB, false);
227
228     // Two options: either the InVal is a phi node defined in BB or it is some
229     // value that dominates BB.
230     PHINode *InValPhi = dyn_cast<PHINode>(InVal);
231     if (InValPhi && InValPhi->getParent() == BB) {
232       // Add all of the input values of the input PHI as inputs of this phi.
233       for (unsigned i = 0, e = InValPhi->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
234         PN->addIncoming(InValPhi->getIncomingValue(i),
235                         InValPhi->getIncomingBlock(i));
236     } else {
237       // Otherwise, add one instance of the dominating value for each edge that
238       // we will be adding.
239       if (PHINode *BBPN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
240         for (unsigned i = 0, e = BBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
241           PN->addIncoming(InVal, BBPN->getIncomingBlock(i));
242       } else {
243         for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
244           PN->addIncoming(InVal, *PI);
245       }
246     }
247   }
248
249   // The PHIs are now updated, change everything that refers to BB to use
250   // DestBB and remove BB.
251   BB->replaceAllUsesWith(DestBB);
252   BB->eraseFromParent();
253
254   DOUT << "AFTER:\n" << *DestBB << "\n\n\n";
255 }
256
257
258 /// SplitEdgeNicely - Split the critical edge from TI to its specified
259 /// successor if it will improve codegen.  We only do this if the successor has
260 /// phi nodes (otherwise critical edges are ok).  If there is already another
261 /// predecessor of the succ that is empty (and thus has no phi nodes), use it
262 /// instead of introducing a new block.
263 static void SplitEdgeNicely(TerminatorInst *TI, unsigned SuccNum, Pass *P) {
264   BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
265   BasicBlock *Dest = TI->getSuccessor(SuccNum);
266   assert(isa<PHINode>(Dest->begin()) &&
267          "This should only be called if Dest has a PHI!");
268
269   // As a hack, never split backedges of loops.  Even though the copy for any
270   // PHIs inserted on the backedge would be dead for exits from the loop, we
271   // assume that the cost of *splitting* the backedge would be too high.
272   if (Dest == TIBB)
273     return;
274
275   /// TIPHIValues - This array is lazily computed to determine the values of
276   /// PHIs in Dest that TI would provide.
277   SmallVector<Value*, 32> TIPHIValues;
278
279   // Check to see if Dest has any blocks that can be used as a split edge for
280   // this terminator.
281   for (pred_iterator PI = pred_begin(Dest), E = pred_end(Dest); PI != E; ++PI) {
282     BasicBlock *Pred = *PI;
283     // To be usable, the pred has to end with an uncond branch to the dest.
284     BranchInst *PredBr = dyn_cast<BranchInst>(Pred->getTerminator());
285     if (!PredBr || !PredBr->isUnconditional() ||
286         // Must be empty other than the branch.
287         &Pred->front() != PredBr ||
288         // Cannot be the entry block; its label does not get emitted.
289         Pred == &(Dest->getParent()->getEntryBlock()))
290       continue;
291
292     // Finally, since we know that Dest has phi nodes in it, we have to make
293     // sure that jumping to Pred will have the same affect as going to Dest in
294     // terms of PHI values.
295     PHINode *PN;
296     unsigned PHINo = 0;
297     bool FoundMatch = true;
298     for (BasicBlock::iterator I = Dest->begin();
299          (PN = dyn_cast<PHINode>(I)); ++I, ++PHINo) {
300       if (PHINo == TIPHIValues.size())
301         TIPHIValues.push_back(PN->getIncomingValueForBlock(TIBB));
302
303       // If the PHI entry doesn't work, we can't use this pred.
304       if (TIPHIValues[PHINo] != PN->getIncomingValueForBlock(Pred)) {
305         FoundMatch = false;
306         break;
307       }
308     }
309
310     // If we found a workable predecessor, change TI to branch to Succ.
311     if (FoundMatch) {
312       Dest->removePredecessor(TIBB);
313       TI->setSuccessor(SuccNum, Pred);
314       return;
315     }
316   }
317
318   SplitCriticalEdge(TI, SuccNum, P, true);
319 }
320
321 /// OptimizeNoopCopyExpression - If the specified cast instruction is a noop
322 /// copy (e.g. it's casting from one pointer type to another, int->uint, or
323 /// int->sbyte on PPC), sink it into user blocks to reduce the number of virtual
324 /// registers that must be created and coalesced.
325 ///
326 /// Return true if any changes are made.
327 ///
328 static bool OptimizeNoopCopyExpression(CastInst *CI, const TargetLowering &TLI){
329   // If this is a noop copy,
330   MVT SrcVT = TLI.getValueType(CI->getOperand(0)->getType());
331   MVT DstVT = TLI.getValueType(CI->getType());
332
333   // This is an fp<->int conversion?
334   if (SrcVT.isInteger() != DstVT.isInteger())
335     return false;
336
337   // If this is an extension, it will be a zero or sign extension, which
338   // isn't a noop.
339   if (SrcVT.bitsLT(DstVT)) return false;
340
341   // If these values will be promoted, find out what they will be promoted
342   // to.  This helps us consider truncates on PPC as noop copies when they
343   // are.
344   if (TLI.getTypeAction(SrcVT) == TargetLowering::Promote)
345     SrcVT = TLI.getTypeToTransformTo(SrcVT);
346   if (TLI.getTypeAction(DstVT) == TargetLowering::Promote)
347     DstVT = TLI.getTypeToTransformTo(DstVT);
348
349   // If, after promotion, these are the same types, this is a noop copy.
350   if (SrcVT != DstVT)
351     return false;
352
353   BasicBlock *DefBB = CI->getParent();
354
355   /// InsertedCasts - Only insert a cast in each block once.
356   DenseMap<BasicBlock*, CastInst*> InsertedCasts;
357
358   bool MadeChange = false;
359   for (Value::use_iterator UI = CI->use_begin(), E = CI->use_end();
360        UI != E; ) {
361     Use &TheUse = UI.getUse();
362     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
363
364     // Figure out which BB this cast is used in.  For PHI's this is the
365     // appropriate predecessor block.
366     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
367     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
368       unsigned OpVal = UI.getOperandNo()/2;
369       UserBB = PN->getIncomingBlock(OpVal);
370     }
371
372     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
373     ++UI;
374
375     // If this user is in the same block as the cast, don't change the cast.
376     if (UserBB == DefBB) continue;
377
378     // If we have already inserted a cast into this block, use it.
379     CastInst *&InsertedCast = InsertedCasts[UserBB];
380
381     if (!InsertedCast) {
382       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstNonPHI();
383
384       InsertedCast =
385         CastInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getOperand(0), CI->getType(), "",
386                          InsertPt);
387       MadeChange = true;
388     }
389
390     // Replace a use of the cast with a use of the new cast.
391     TheUse = InsertedCast;
392   }
393
394   // If we removed all uses, nuke the cast.
395   if (CI->use_empty()) {
396     CI->eraseFromParent();
397     MadeChange = true;
398   }
399
400   return MadeChange;
401 }
402
403 /// OptimizeCmpExpression - sink the given CmpInst into user blocks to reduce
404 /// the number of virtual registers that must be created and coalesced.  This is
405 /// a clear win except on targets with multiple condition code registers
406 ///  (PowerPC), where it might lose; some adjustment may be wanted there.
407 ///
408 /// Return true if any changes are made.
409 static bool OptimizeCmpExpression(CmpInst *CI) {
410   BasicBlock *DefBB = CI->getParent();
411
412   /// InsertedCmp - Only insert a cmp in each block once.
413   DenseMap<BasicBlock*, CmpInst*> InsertedCmps;
414
415   bool MadeChange = false;
416   for (Value::use_iterator UI = CI->use_begin(), E = CI->use_end();
417        UI != E; ) {
418     Use &TheUse = UI.getUse();
419     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
420
421     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
422     ++UI;
423
424     // Don't bother for PHI nodes.
425     if (isa<PHINode>(User))
426       continue;
427
428     // Figure out which BB this cmp is used in.
429     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
430
431     // If this user is in the same block as the cmp, don't change the cmp.
432     if (UserBB == DefBB) continue;
433
434     // If we have already inserted a cmp into this block, use it.
435     CmpInst *&InsertedCmp = InsertedCmps[UserBB];
436
437     if (!InsertedCmp) {
438       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstNonPHI();
439
440       InsertedCmp =
441         CmpInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), CI->getOperand(0),
442                         CI->getOperand(1), "", InsertPt);
443       MadeChange = true;
444     }
445
446     // Replace a use of the cmp with a use of the new cmp.
447     TheUse = InsertedCmp;
448   }
449
450   // If we removed all uses, nuke the cmp.
451   if (CI->use_empty())
452     CI->eraseFromParent();
453
454   return MadeChange;
455 }
456
457 //===----------------------------------------------------------------------===//
458 // Addressing Mode Analysis and Optimization
459 //===----------------------------------------------------------------------===//
460
461 namespace {
462   /// ExtAddrMode - This is an extended version of TargetLowering::AddrMode
463   /// which holds actual Value*'s for register values.
464   struct ExtAddrMode : public TargetLowering::AddrMode {
465     Value *BaseReg;
466     Value *ScaledReg;
467     ExtAddrMode() : BaseReg(0), ScaledReg(0) {}
468     void print(OStream &OS) const;
469     void dump() const {
470       print(cerr);
471       cerr << '\n';
472     }
473   };
474 } // end anonymous namespace
475
476 static inline OStream &operator<<(OStream &OS, const ExtAddrMode &AM) {
477   AM.print(OS);
478   return OS;
479 }
480
481 void ExtAddrMode::print(OStream &OS) const {
482   bool NeedPlus = false;
483   OS << "[";
484   if (BaseGV)
485     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
486        << "GV:%" << BaseGV->getName(), NeedPlus = true;
487
488   if (BaseOffs)
489     OS << (NeedPlus ? " + " : "") << BaseOffs, NeedPlus = true;
490
491   if (BaseReg)
492     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
493        << "Base:%" << BaseReg->getName(), NeedPlus = true;
494   if (Scale)
495     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
496        << Scale << "*%" << ScaledReg->getName(), NeedPlus = true;
497
498   OS << ']';
499 }
500
501 namespace {
502 /// AddressingModeMatcher - This class exposes a single public method, which is
503 /// used to construct a "maximal munch" of the addressing mode for the target
504 /// specified by TLI for an access to "V" with an access type of AccessTy.  This
505 /// returns the addressing mode that is actually matched by value, but also
506 /// returns the list of instructions involved in that addressing computation in
507 /// AddrModeInsts.
508 class AddressingModeMatcher {
509   SmallVectorImpl<Instruction*> &AddrModeInsts;
510   const TargetLowering &TLI;
511
512   /// AccessTy/MemoryInst - This is the type for the access (e.g. double) and
513   /// the memory instruction that we're computing this address for.
514   const Type *AccessTy;
515   Instruction *MemoryInst;
516   
517   /// AddrMode - This is the addressing mode that we're building up.  This is
518   /// part of the return value of this addressing mode matching stuff.
519   ExtAddrMode &AddrMode;
520   
521   /// IgnoreProfitability - This is set to true when we should not do
522   /// profitability checks.  When true, IsProfitableToFoldIntoAddressingMode
523   /// always returns true.
524   bool IgnoreProfitability;
525   
526   AddressingModeMatcher(SmallVectorImpl<Instruction*> &AMI,
527                         const TargetLowering &T, const Type *AT,
528                         Instruction *MI, ExtAddrMode &AM)
529     : AddrModeInsts(AMI), TLI(T), AccessTy(AT), MemoryInst(MI), AddrMode(AM) {
530     IgnoreProfitability = false;
531   }
532 public:
533   
534   /// Match - Find the maximal addressing mode that a load/store of V can fold,
535   /// give an access type of AccessTy.  This returns a list of involved
536   /// instructions in AddrModeInsts.
537   static ExtAddrMode Match(Value *V, const Type *AccessTy,
538                            Instruction *MemoryInst,
539                            SmallVectorImpl<Instruction*> &AddrModeInsts,
540                            const TargetLowering &TLI) {
541     ExtAddrMode Result;
542
543     bool Success = 
544       AddressingModeMatcher(AddrModeInsts, TLI, AccessTy,
545                             MemoryInst, Result).MatchAddr(V, 0);
546     Success = Success; assert(Success && "Couldn't select *anything*?");
547     return Result;
548   }
549 private:
550   bool MatchScaledValue(Value *ScaleReg, int64_t Scale, unsigned Depth);
551   bool MatchAddr(Value *V, unsigned Depth);
552   bool MatchOperationAddr(User *Operation, unsigned Opcode, unsigned Depth);
553   bool IsProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I,
554                                             ExtAddrMode &AMBefore,
555                                             ExtAddrMode &AMAfter);
556   bool ValueAlreadyLiveAtInst(Value *Val, Value *KnownLive1, Value *KnownLive2);
557 };
558 } // end anonymous namespace
559
560 /// MatchScaledValue - Try adding ScaleReg*Scale to the current addressing mode.
561 /// Return true and update AddrMode if this addr mode is legal for the target,
562 /// false if not.
563 bool AddressingModeMatcher::MatchScaledValue(Value *ScaleReg, int64_t Scale,
564                                              unsigned Depth) {
565   // If Scale is 1, then this is the same as adding ScaleReg to the addressing
566   // mode.  Just process that directly.
567   if (Scale == 1)
568     return MatchAddr(ScaleReg, Depth);
569   
570   // If the scale is 0, it takes nothing to add this.
571   if (Scale == 0)
572     return true;
573   
574   // If we already have a scale of this value, we can add to it, otherwise, we
575   // need an available scale field.
576   if (AddrMode.Scale != 0 && AddrMode.ScaledReg != ScaleReg)
577     return false;
578
579   ExtAddrMode TestAddrMode = AddrMode;
580
581   // Add scale to turn X*4+X*3 -> X*7.  This could also do things like
582   // [A+B + A*7] -> [B+A*8].
583   TestAddrMode.Scale += Scale;
584   TestAddrMode.ScaledReg = ScaleReg;
585
586   // If the new address isn't legal, bail out.
587   if (!TLI.isLegalAddressingMode(TestAddrMode, AccessTy))
588     return false;
589
590   // It was legal, so commit it.
591   AddrMode = TestAddrMode;
592   
593   // Okay, we decided that we can add ScaleReg+Scale to AddrMode.  Check now
594   // to see if ScaleReg is actually X+C.  If so, we can turn this into adding
595   // X*Scale + C*Scale to addr mode.
596   ConstantInt *CI; Value *AddLHS;
597   if (match(ScaleReg, m_Add(m_Value(AddLHS), m_ConstantInt(CI)))) {
598     TestAddrMode.ScaledReg = AddLHS;
599     TestAddrMode.BaseOffs += CI->getSExtValue()*TestAddrMode.Scale;
600       
601     // If this addressing mode is legal, commit it and remember that we folded
602     // this instruction.
603     if (TLI.isLegalAddressingMode(TestAddrMode, AccessTy)) {
604       AddrModeInsts.push_back(cast<Instruction>(ScaleReg));
605       AddrMode = TestAddrMode;
606       return true;
607     }
608   }
609
610   // Otherwise, not (x+c)*scale, just return what we have.
611   return true;
612 }
613
614 /// MightBeFoldableInst - This is a little filter, which returns true if an
615 /// addressing computation involving I might be folded into a load/store
616 /// accessing it.  This doesn't need to be perfect, but needs to accept at least
617 /// the set of instructions that MatchOperationAddr can.
618 static bool MightBeFoldableInst(Instruction *I) {
619   switch (I->getOpcode()) {
620   case Instruction::BitCast:
621     // Don't touch identity bitcasts.
622     if (I->getType() == I->getOperand(0)->getType())
623       return false;
624     return isa<PointerType>(I->getType()) || isa<IntegerType>(I->getType());
625   case Instruction::PtrToInt:
626     // PtrToInt is always a noop, as we know that the int type is pointer sized.
627     return true;
628   case Instruction::IntToPtr:
629     // We know the input is intptr_t, so this is foldable.
630     return true;
631   case Instruction::Add:
632     return true;
633   case Instruction::Mul:
634   case Instruction::Shl:
635     // Can only handle X*C and X << C.
636     return isa<ConstantInt>(I->getOperand(1));
637   case Instruction::GetElementPtr:
638     return true;
639   default:
640     return false;
641   }
642 }
643
644
645 /// MatchOperationAddr - Given an instruction or constant expr, see if we can
646 /// fold the operation into the addressing mode.  If so, update the addressing
647 /// mode and return true, otherwise return false without modifying AddrMode.
648 bool AddressingModeMatcher::MatchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned Opcode,
649                                                unsigned Depth) {
650   // Avoid exponential behavior on extremely deep expression trees.
651   if (Depth >= 5) return false;
652   
653   switch (Opcode) {
654   case Instruction::PtrToInt:
655     // PtrToInt is always a noop, as we know that the int type is pointer sized.
656     return MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
657   case Instruction::IntToPtr:
658     // This inttoptr is a no-op if the integer type is pointer sized.
659     if (TLI.getValueType(AddrInst->getOperand(0)->getType()) ==
660         TLI.getPointerTy())
661       return MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
662     return false;
663   case Instruction::BitCast:
664     // BitCast is always a noop, and we can handle it as long as it is
665     // int->int or pointer->pointer (we don't want int<->fp or something).
666     if ((isa<PointerType>(AddrInst->getOperand(0)->getType()) ||
667          isa<IntegerType>(AddrInst->getOperand(0)->getType())) &&
668         // Don't touch identity bitcasts.  These were probably put here by LSR,
669         // and we don't want to mess around with them.  Assume it knows what it
670         // is doing.
671         AddrInst->getOperand(0)->getType() != AddrInst->getType())
672       return MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
673     return false;
674   case Instruction::Add: {
675     // Check to see if we can merge in the RHS then the LHS.  If so, we win.
676     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
677     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
678     if (MatchAddr(AddrInst->getOperand(1), Depth+1) &&
679         MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1))
680       return true;
681     
682     // Restore the old addr mode info.
683     AddrMode = BackupAddrMode;
684     AddrModeInsts.resize(OldSize);
685     
686     // Otherwise this was over-aggressive.  Try merging in the LHS then the RHS.
687     if (MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1) &&
688         MatchAddr(AddrInst->getOperand(1), Depth+1))
689       return true;
690     
691     // Otherwise we definitely can't merge the ADD in.
692     AddrMode = BackupAddrMode;
693     AddrModeInsts.resize(OldSize);
694     break;
695   }
696   //case Instruction::Or:
697   // TODO: We can handle "Or Val, Imm" iff this OR is equivalent to an ADD.
698   //break;
699   case Instruction::Mul:
700   case Instruction::Shl: {
701     // Can only handle X*C and X << C.
702     ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(1));
703     if (!RHS) return false;
704     int64_t Scale = RHS->getSExtValue();
705     if (Opcode == Instruction::Shl)
706       Scale = 1 << Scale;
707     
708     return MatchScaledValue(AddrInst->getOperand(0), Scale, Depth);
709   }
710   case Instruction::GetElementPtr: {
711     // Scan the GEP.  We check it if it contains constant offsets and at most
712     // one variable offset.
713     int VariableOperand = -1;
714     unsigned VariableScale = 0;
715     
716     int64_t ConstantOffset = 0;
717     const TargetData *TD = TLI.getTargetData();
718     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(AddrInst);
719     for (unsigned i = 1, e = AddrInst->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
720       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
721         const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
722         unsigned Idx =
723           cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(i))->getZExtValue();
724         ConstantOffset += SL->getElementOffset(Idx);
725       } else {
726         uint64_t TypeSize = TD->getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
727         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(i))) {
728           ConstantOffset += CI->getSExtValue()*TypeSize;
729         } else if (TypeSize) {  // Scales of zero don't do anything.
730           // We only allow one variable index at the moment.
731           if (VariableOperand != -1)
732             return false;
733           
734           // Remember the variable index.
735           VariableOperand = i;
736           VariableScale = TypeSize;
737         }
738       }
739     }
740     
741     // A common case is for the GEP to only do a constant offset.  In this case,
742     // just add it to the disp field and check validity.
743     if (VariableOperand == -1) {
744       AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
745       if (ConstantOffset == 0 || TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy)){
746         // Check to see if we can fold the base pointer in too.
747         if (MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1))
748           return true;
749       }
750       AddrMode.BaseOffs -= ConstantOffset;
751       return false;
752     }
753
754     // Save the valid addressing mode in case we can't match.
755     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
756     
757     // Check that this has no base reg yet.  If so, we won't have a place to
758     // put the base of the GEP (assuming it is not a null ptr).
759     bool SetBaseReg = true;
760     if (isa<ConstantPointerNull>(AddrInst->getOperand(0)))
761       SetBaseReg = false;   // null pointer base doesn't need representation.
762     else if (AddrMode.HasBaseReg)
763       return false;  // Base register already specified, can't match GEP.
764     else {
765       // Otherwise, we'll use the GEP base as the BaseReg.
766       AddrMode.HasBaseReg = true;
767       AddrMode.BaseReg = AddrInst->getOperand(0);
768     }
769     
770     // See if the scale and offset amount is valid for this target.
771     AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
772     
773     if (!MatchScaledValue(AddrInst->getOperand(VariableOperand), VariableScale,
774                           Depth)) {
775       AddrMode = BackupAddrMode;
776       return false;
777     }
778     
779     // If we have a null as the base of the GEP, folding in the constant offset
780     // plus variable scale is all we can do.
781     if (!SetBaseReg) return true;
782       
783     // If this match succeeded, we know that we can form an address with the
784     // GepBase as the basereg.  Match the base pointer of the GEP more
785     // aggressively by zeroing out BaseReg and rematching.  If the base is
786     // (for example) another GEP, this allows merging in that other GEP into
787     // the addressing mode we're forming.
788     AddrMode.HasBaseReg = false;
789     AddrMode.BaseReg = 0;
790     bool Success = MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1);
791     assert(Success && "MatchAddr should be able to fill in BaseReg!");
792     Success=Success;
793     return true;
794   }
795   }
796   return false;
797 }
798
799 /// MatchAddr - If we can, try to add the value of 'Addr' into the current
800 /// addressing mode.  If Addr can't be added to AddrMode this returns false and
801 /// leaves AddrMode unmodified.  This assumes that Addr is either a pointer type
802 /// or intptr_t for the target.
803 ///
804 bool AddressingModeMatcher::MatchAddr(Value *Addr, unsigned Depth) {
805   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Addr)) {
806     // Fold in immediates if legal for the target.
807     AddrMode.BaseOffs += CI->getSExtValue();
808     if (TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy))
809       return true;
810     AddrMode.BaseOffs -= CI->getSExtValue();
811   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(Addr)) {
812     // If this is a global variable, try to fold it into the addressing mode.
813     if (AddrMode.BaseGV == 0) {
814       AddrMode.BaseGV = GV;
815       if (TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy))
816         return true;
817       AddrMode.BaseGV = 0;
818     }
819   } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Addr)) {
820     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
821     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
822
823     // Check to see if it is possible to fold this operation.
824     if (MatchOperationAddr(I, I->getOpcode(), Depth)) {
825       // Okay, it's possible to fold this.  Check to see if it is actually
826       // *profitable* to do so.  We use a simple cost model to avoid increasing
827       // register pressure too much.
828       if (I->hasOneUse() ||
829           IsProfitableToFoldIntoAddressingMode(I, BackupAddrMode, AddrMode)) {
830         AddrModeInsts.push_back(I);
831         return true;
832       }
833       
834       // It isn't profitable to do this, roll back.
835       //cerr << "NOT FOLDING: " << *I;
836       AddrMode = BackupAddrMode;
837       AddrModeInsts.resize(OldSize);
838     }
839   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Addr)) {
840     if (MatchOperationAddr(CE, CE->getOpcode(), Depth))
841       return true;
842   } else if (isa<ConstantPointerNull>(Addr)) {
843     // Null pointer gets folded without affecting the addressing mode.
844     return true;
845   }
846
847   // Worse case, the target should support [reg] addressing modes. :)
848   if (!AddrMode.HasBaseReg) {
849     AddrMode.HasBaseReg = true;
850     AddrMode.BaseReg = Addr;
851     // Still check for legality in case the target supports [imm] but not [i+r].
852     if (TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy))
853       return true;
854     AddrMode.HasBaseReg = false;
855     AddrMode.BaseReg = 0;
856   }
857
858   // If the base register is already taken, see if we can do [r+r].
859   if (AddrMode.Scale == 0) {
860     AddrMode.Scale = 1;
861     AddrMode.ScaledReg = Addr;
862     if (TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy))
863       return true;
864     AddrMode.Scale = 0;
865     AddrMode.ScaledReg = 0;
866   }
867   // Couldn't match.
868   return false;
869 }
870
871
872 /// IsOperandAMemoryOperand - Check to see if all uses of OpVal by the specified
873 /// inline asm call are due to memory operands.  If so, return true, otherwise
874 /// return false.
875 static bool IsOperandAMemoryOperand(CallInst *CI, InlineAsm *IA, Value *OpVal,
876                                     const TargetLowering &TLI) {
877   std::vector<InlineAsm::ConstraintInfo>
878   Constraints = IA->ParseConstraints();
879   
880   unsigned ArgNo = 1;   // ArgNo - The operand of the CallInst.
881   for (unsigned i = 0, e = Constraints.size(); i != e; ++i) {
882     TargetLowering::AsmOperandInfo OpInfo(Constraints[i]);
883     
884     // Compute the value type for each operand.
885     switch (OpInfo.Type) {
886       case InlineAsm::isOutput:
887         if (OpInfo.isIndirect)
888           OpInfo.CallOperandVal = CI->getOperand(ArgNo++);
889         break;
890       case InlineAsm::isInput:
891         OpInfo.CallOperandVal = CI->getOperand(ArgNo++);
892         break;
893       case InlineAsm::isClobber:
894         // Nothing to do.
895         break;
896     }
897     
898     // Compute the constraint code and ConstraintType to use.
899     TLI.ComputeConstraintToUse(OpInfo, SDValue(),
900                              OpInfo.ConstraintType == TargetLowering::C_Memory);
901     
902     // If this asm operand is our Value*, and if it isn't an indirect memory
903     // operand, we can't fold it!
904     if (OpInfo.CallOperandVal == OpVal &&
905         (OpInfo.ConstraintType != TargetLowering::C_Memory ||
906          !OpInfo.isIndirect))
907       return false;
908   }
909   
910   return true;
911 }
912
913
914 /// FindAllMemoryUses - Recursively walk all the uses of I until we find a
915 /// memory use.  If we find an obviously non-foldable instruction, return true.
916 /// Add the ultimately found memory instructions to MemoryUses.
917 static bool FindAllMemoryUses(Instruction *I,
918                 SmallVectorImpl<std::pair<Instruction*,unsigned> > &MemoryUses,
919                               SmallPtrSet<Instruction*, 16> &ConsideredInsts,
920                               const TargetLowering &TLI) {
921   // If we already considered this instruction, we're done.
922   if (!ConsideredInsts.insert(I))
923     return false;
924   
925   // If this is an obviously unfoldable instruction, bail out.
926   if (!MightBeFoldableInst(I))
927     return true;
928
929   // Loop over all the uses, recursively processing them.
930   for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end();
931        UI != E; ++UI) {
932     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI)) {
933       MemoryUses.push_back(std::make_pair(LI, UI.getOperandNo()));
934       continue;
935     }
936     
937     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
938       if (UI.getOperandNo() == 0) return true; // Storing addr, not into addr.
939       MemoryUses.push_back(std::make_pair(SI, UI.getOperandNo()));
940       continue;
941     }
942     
943     if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(*UI)) {
944       InlineAsm *IA = dyn_cast<InlineAsm>(CI->getCalledValue());
945       if (IA == 0) return true;
946       
947       // If this is a memory operand, we're cool, otherwise bail out.
948       if (!IsOperandAMemoryOperand(CI, IA, I, TLI))
949         return true;
950       continue;
951     }
952     
953     if (FindAllMemoryUses(cast<Instruction>(*UI), MemoryUses, ConsideredInsts,
954                           TLI))
955       return true;
956   }
957
958   return false;
959 }
960
961
962 /// ValueAlreadyLiveAtInst - Retrn true if Val is already known to be live at
963 /// the use site that we're folding it into.  If so, there is no cost to
964 /// include it in the addressing mode.  KnownLive1 and KnownLive2 are two values
965 /// that we know are live at the instruction already.
966 bool AddressingModeMatcher::ValueAlreadyLiveAtInst(Value *Val,Value *KnownLive1,
967                                                    Value *KnownLive2) {
968   // If Val is either of the known-live values, we know it is live!
969   if (Val == 0 || Val == KnownLive1 || Val == KnownLive2)
970     return true;
971   
972   // All values other than instructions and arguments (e.g. constants) are live.
973   if (!isa<Instruction>(Val) && !isa<Argument>(Val)) return true;
974   
975   // If Val is a constant sized alloca in the entry block, it is live, this is
976   // true because it is just a reference to the stack/frame pointer, which is
977   // live for the whole function.
978   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Val))
979     if (AI->isStaticAlloca())
980       return true;
981   
982   // Check to see if this value is already used in the memory instruction's
983   // block.  If so, it's already live into the block at the very least, so we
984   // can reasonably fold it.
985   BasicBlock *MemBB = MemoryInst->getParent();
986   for (Value::use_iterator UI = Val->use_begin(), E = Val->use_end();
987        UI != E; ++UI)
988     // We know that uses of arguments and instructions have to be instructions.
989     if (cast<Instruction>(*UI)->getParent() == MemBB)
990       return true;
991   
992   return false;
993 }
994
995
996
997 /// IsProfitableToFoldIntoAddressingMode - It is possible for the addressing
998 /// mode of the machine to fold the specified instruction into a load or store
999 /// that ultimately uses it.  However, the specified instruction has multiple
1000 /// uses.  Given this, it may actually increase register pressure to fold it
1001 /// into the load.  For example, consider this code:
1002 ///
1003 ///     X = ...
1004 ///     Y = X+1
1005 ///     use(Y)   -> nonload/store
1006 ///     Z = Y+1
1007 ///     load Z
1008 ///
1009 /// In this case, Y has multiple uses, and can be folded into the load of Z
1010 /// (yielding load [X+2]).  However, doing this will cause both "X" and "X+1" to
1011 /// be live at the use(Y) line.  If we don't fold Y into load Z, we use one
1012 /// fewer register.  Since Y can't be folded into "use(Y)" we don't increase the
1013 /// number of computations either.
1014 ///
1015 /// Note that this (like most of CodeGenPrepare) is just a rough heuristic.  If
1016 /// X was live across 'load Z' for other reasons, we actually *would* want to
1017 /// fold the addressing mode in the Z case.  This would make Y die earlier.
1018 bool AddressingModeMatcher::
1019 IsProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I, ExtAddrMode &AMBefore,
1020                                      ExtAddrMode &AMAfter) {
1021   if (IgnoreProfitability) return true;
1022   
1023   // AMBefore is the addressing mode before this instruction was folded into it,
1024   // and AMAfter is the addressing mode after the instruction was folded.  Get
1025   // the set of registers referenced by AMAfter and subtract out those
1026   // referenced by AMBefore: this is the set of values which folding in this
1027   // address extends the lifetime of.
1028   //
1029   // Note that there are only two potential values being referenced here,
1030   // BaseReg and ScaleReg (global addresses are always available, as are any
1031   // folded immediates).
1032   Value *BaseReg = AMAfter.BaseReg, *ScaledReg = AMAfter.ScaledReg;
1033   
1034   // If the BaseReg or ScaledReg was referenced by the previous addrmode, their
1035   // lifetime wasn't extended by adding this instruction.
1036   if (ValueAlreadyLiveAtInst(BaseReg, AMBefore.BaseReg, AMBefore.ScaledReg))
1037     BaseReg = 0;
1038   if (ValueAlreadyLiveAtInst(ScaledReg, AMBefore.BaseReg, AMBefore.ScaledReg))
1039     ScaledReg = 0;
1040
1041   // If folding this instruction (and it's subexprs) didn't extend any live
1042   // ranges, we're ok with it.
1043   if (BaseReg == 0 && ScaledReg == 0)
1044     return true;
1045
1046   // If all uses of this instruction are ultimately load/store/inlineasm's,
1047   // check to see if their addressing modes will include this instruction.  If
1048   // so, we can fold it into all uses, so it doesn't matter if it has multiple
1049   // uses.
1050   SmallVector<std::pair<Instruction*,unsigned>, 16> MemoryUses;
1051   SmallPtrSet<Instruction*, 16> ConsideredInsts;
1052   if (FindAllMemoryUses(I, MemoryUses, ConsideredInsts, TLI))
1053     return false;  // Has a non-memory, non-foldable use!
1054   
1055   // Now that we know that all uses of this instruction are part of a chain of
1056   // computation involving only operations that could theoretically be folded
1057   // into a memory use, loop over each of these uses and see if they could
1058   // *actually* fold the instruction.
1059   SmallVector<Instruction*, 32> MatchedAddrModeInsts;
1060   for (unsigned i = 0, e = MemoryUses.size(); i != e; ++i) {
1061     Instruction *User = MemoryUses[i].first;
1062     unsigned OpNo = MemoryUses[i].second;
1063     
1064     // Get the access type of this use.  If the use isn't a pointer, we don't
1065     // know what it accesses.
1066     Value *Address = User->getOperand(OpNo);
1067     if (!isa<PointerType>(Address->getType()))
1068       return false;
1069     const Type *AddressAccessTy =
1070       cast<PointerType>(Address->getType())->getElementType();
1071     
1072     // Do a match against the root of this address, ignoring profitability. This
1073     // will tell us if the addressing mode for the memory operation will
1074     // *actually* cover the shared instruction.
1075     ExtAddrMode Result;
1076     AddressingModeMatcher Matcher(MatchedAddrModeInsts, TLI, AddressAccessTy,
1077                                   MemoryInst, Result);
1078     Matcher.IgnoreProfitability = true;
1079     bool Success = Matcher.MatchAddr(Address, 0);
1080     Success = Success; assert(Success && "Couldn't select *anything*?");
1081
1082     // If the match didn't cover I, then it won't be shared by it.
1083     if (std::find(MatchedAddrModeInsts.begin(), MatchedAddrModeInsts.end(),
1084                   I) == MatchedAddrModeInsts.end())
1085       return false;
1086     
1087     MatchedAddrModeInsts.clear();
1088   }
1089   
1090   return true;
1091 }
1092
1093
1094 //===----------------------------------------------------------------------===//
1095 // Memory Optimization
1096 //===----------------------------------------------------------------------===//
1097
1098 /// IsNonLocalValue - Return true if the specified values are defined in a
1099 /// different basic block than BB.
1100 static bool IsNonLocalValue(Value *V, BasicBlock *BB) {
1101   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
1102     return I->getParent() != BB;
1103   return false;
1104 }
1105
1106 /// OptimizeMemoryInst - Load and Store Instructions have often have
1107 /// addressing modes that can do significant amounts of computation.  As such,
1108 /// instruction selection will try to get the load or store to do as much
1109 /// computation as possible for the program.  The problem is that isel can only
1110 /// see within a single block.  As such, we sink as much legal addressing mode
1111 /// stuff into the block as possible.
1112 ///
1113 /// This method is used to optimize both load/store and inline asms with memory
1114 /// operands.
1115 bool CodeGenPrepare::OptimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
1116                                         const Type *AccessTy,
1117                                         DenseMap<Value*,Value*> &SunkAddrs) {
1118   // Figure out what addressing mode will be built up for this operation.
1119   SmallVector<Instruction*, 16> AddrModeInsts;
1120   ExtAddrMode AddrMode = AddressingModeMatcher::Match(Addr, AccessTy,MemoryInst,
1121                                                       AddrModeInsts, *TLI);
1122
1123   // Check to see if any of the instructions supersumed by this addr mode are
1124   // non-local to I's BB.
1125   bool AnyNonLocal = false;
1126   for (unsigned i = 0, e = AddrModeInsts.size(); i != e; ++i) {
1127     if (IsNonLocalValue(AddrModeInsts[i], MemoryInst->getParent())) {
1128       AnyNonLocal = true;
1129       break;
1130     }
1131   }
1132
1133   // If all the instructions matched are already in this BB, don't do anything.
1134   if (!AnyNonLocal) {
1135     DEBUG(cerr << "CGP: Found      local addrmode: " << AddrMode << "\n");
1136     return false;
1137   }
1138
1139   // Insert this computation right after this user.  Since our caller is
1140   // scanning from the top of the BB to the bottom, reuse of the expr are
1141   // guaranteed to happen later.
1142   BasicBlock::iterator InsertPt = MemoryInst;
1143
1144   // Now that we determined the addressing expression we want to use and know
1145   // that we have to sink it into this block.  Check to see if we have already
1146   // done this for some other load/store instr in this block.  If so, reuse the
1147   // computation.
1148   Value *&SunkAddr = SunkAddrs[Addr];
1149   if (SunkAddr) {
1150     DEBUG(cerr << "CGP: Reusing nonlocal addrmode: " << AddrMode << "\n");
1151     if (SunkAddr->getType() != Addr->getType())
1152       SunkAddr = new BitCastInst(SunkAddr, Addr->getType(), "tmp", InsertPt);
1153   } else {
1154     DEBUG(cerr << "CGP: SINKING nonlocal addrmode: " << AddrMode << "\n");
1155     const Type *IntPtrTy = TLI->getTargetData()->getIntPtrType();
1156
1157     Value *Result = 0;
1158     // Start with the scale value.
1159     if (AddrMode.Scale) {
1160       Value *V = AddrMode.ScaledReg;
1161       if (V->getType() == IntPtrTy) {
1162         // done.
1163       } else if (isa<PointerType>(V->getType())) {
1164         V = new PtrToIntInst(V, IntPtrTy, "sunkaddr", InsertPt);
1165       } else if (cast<IntegerType>(IntPtrTy)->getBitWidth() <
1166                  cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth()) {
1167         V = new TruncInst(V, IntPtrTy, "sunkaddr", InsertPt);
1168       } else {
1169         V = new SExtInst(V, IntPtrTy, "sunkaddr", InsertPt);
1170       }
1171       if (AddrMode.Scale != 1)
1172         V = BinaryOperator::CreateMul(V, ConstantInt::get(IntPtrTy,
1173                                                           AddrMode.Scale),
1174                                       "sunkaddr", InsertPt);
1175       Result = V;
1176     }
1177
1178     // Add in the base register.
1179     if (AddrMode.BaseReg) {
1180       Value *V = AddrMode.BaseReg;
1181       if (V->getType() != IntPtrTy)
1182         V = new PtrToIntInst(V, IntPtrTy, "sunkaddr", InsertPt);
1183       if (Result)
1184         Result = BinaryOperator::CreateAdd(Result, V, "sunkaddr", InsertPt);
1185       else
1186         Result = V;
1187     }
1188
1189     // Add in the BaseGV if present.
1190     if (AddrMode.BaseGV) {
1191       Value *V = new PtrToIntInst(AddrMode.BaseGV, IntPtrTy, "sunkaddr",
1192                                   InsertPt);
1193       if (Result)
1194         Result = BinaryOperator::CreateAdd(Result, V, "sunkaddr", InsertPt);
1195       else
1196         Result = V;
1197     }
1198
1199     // Add in the Base Offset if present.
1200     if (AddrMode.BaseOffs) {
1201       Value *V = ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.BaseOffs);
1202       if (Result)
1203         Result = BinaryOperator::CreateAdd(Result, V, "sunkaddr", InsertPt);
1204       else
1205         Result = V;
1206     }
1207
1208     if (Result == 0)
1209       SunkAddr = Constant::getNullValue(Addr->getType());
1210     else
1211       SunkAddr = new IntToPtrInst(Result, Addr->getType(), "sunkaddr",InsertPt);
1212   }
1213
1214   MemoryInst->replaceUsesOfWith(Addr, SunkAddr);
1215
1216   if (Addr->use_empty())
1217     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Addr);
1218   return true;
1219 }
1220
1221 /// OptimizeInlineAsmInst - If there are any memory operands, use
1222 /// OptimizeMemoryInst to sink their address computing into the block when
1223 /// possible / profitable.
1224 bool CodeGenPrepare::OptimizeInlineAsmInst(Instruction *I, CallSite CS,
1225                                            DenseMap<Value*,Value*> &SunkAddrs) {
1226   bool MadeChange = false;
1227   InlineAsm *IA = cast<InlineAsm>(CS.getCalledValue());
1228
1229   // Do a prepass over the constraints, canonicalizing them, and building up the
1230   // ConstraintOperands list.
1231   std::vector<InlineAsm::ConstraintInfo>
1232     ConstraintInfos = IA->ParseConstraints();
1233
1234   /// ConstraintOperands - Information about all of the constraints.
1235   std::vector<TargetLowering::AsmOperandInfo> ConstraintOperands;
1236   unsigned ArgNo = 0;   // ArgNo - The argument of the CallInst.
1237   for (unsigned i = 0, e = ConstraintInfos.size(); i != e; ++i) {
1238     ConstraintOperands.
1239       push_back(TargetLowering::AsmOperandInfo(ConstraintInfos[i]));
1240     TargetLowering::AsmOperandInfo &OpInfo = ConstraintOperands.back();
1241
1242     // Compute the value type for each operand.
1243     switch (OpInfo.Type) {
1244     case InlineAsm::isOutput:
1245       if (OpInfo.isIndirect)
1246         OpInfo.CallOperandVal = CS.getArgument(ArgNo++);
1247       break;
1248     case InlineAsm::isInput:
1249       OpInfo.CallOperandVal = CS.getArgument(ArgNo++);
1250       break;
1251     case InlineAsm::isClobber:
1252       // Nothing to do.
1253       break;
1254     }
1255
1256     // Compute the constraint code and ConstraintType to use.
1257     TLI->ComputeConstraintToUse(OpInfo, SDValue(),
1258                              OpInfo.ConstraintType == TargetLowering::C_Memory);
1259
1260     if (OpInfo.ConstraintType == TargetLowering::C_Memory &&
1261         OpInfo.isIndirect) {
1262       Value *OpVal = OpInfo.CallOperandVal;
1263       MadeChange |= OptimizeMemoryInst(I, OpVal, OpVal->getType(), SunkAddrs);
1264     }
1265   }
1266
1267   return MadeChange;
1268 }
1269
1270 bool CodeGenPrepare::OptimizeExtUses(Instruction *I) {
1271   BasicBlock *DefBB = I->getParent();
1272
1273   // If both result of the {s|z}xt and its source are live out, rewrite all
1274   // other uses of the source with result of extension.
1275   Value *Src = I->getOperand(0);
1276   if (Src->hasOneUse())
1277     return false;
1278
1279   // Only do this xform if truncating is free.
1280   if (TLI && !TLI->isTruncateFree(I->getType(), Src->getType()))
1281     return false;
1282
1283   // Only safe to perform the optimization if the source is also defined in
1284   // this block.
1285   if (!isa<Instruction>(Src) || DefBB != cast<Instruction>(Src)->getParent())
1286     return false;
1287
1288   bool DefIsLiveOut = false;
1289   for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end();
1290        UI != E; ++UI) {
1291     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1292
1293     // Figure out which BB this ext is used in.
1294     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
1295     if (UserBB == DefBB) continue;
1296     DefIsLiveOut = true;
1297     break;
1298   }
1299   if (!DefIsLiveOut)
1300     return false;
1301
1302   // Make sure non of the uses are PHI nodes.
1303   for (Value::use_iterator UI = Src->use_begin(), E = Src->use_end();
1304        UI != E; ++UI) {
1305     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1306     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
1307     if (UserBB == DefBB) continue;
1308     // Be conservative. We don't want this xform to end up introducing
1309     // reloads just before load / store instructions.
1310     if (isa<PHINode>(User) || isa<LoadInst>(User) || isa<StoreInst>(User))
1311       return false;
1312   }
1313
1314   // InsertedTruncs - Only insert one trunc in each block once.
1315   DenseMap<BasicBlock*, Instruction*> InsertedTruncs;
1316
1317   bool MadeChange = false;
1318   for (Value::use_iterator UI = Src->use_begin(), E = Src->use_end();
1319        UI != E; ++UI) {
1320     Use &TheUse = UI.getUse();
1321     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1322
1323     // Figure out which BB this ext is used in.
1324     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
1325     if (UserBB == DefBB) continue;
1326
1327     // Both src and def are live in this block. Rewrite the use.
1328     Instruction *&InsertedTrunc = InsertedTruncs[UserBB];
1329
1330     if (!InsertedTrunc) {
1331       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstNonPHI();
1332
1333       InsertedTrunc = new TruncInst(I, Src->getType(), "", InsertPt);
1334     }
1335
1336     // Replace a use of the {s|z}ext source with a use of the result.
1337     TheUse = InsertedTrunc;
1338
1339     MadeChange = true;
1340   }
1341
1342   return MadeChange;
1343 }
1344
1345 // In this pass we look for GEP and cast instructions that are used
1346 // across basic blocks and rewrite them to improve basic-block-at-a-time
1347 // selection.
1348 bool CodeGenPrepare::OptimizeBlock(BasicBlock &BB) {
1349   bool MadeChange = false;
1350
1351   // Split all critical edges where the dest block has a PHI and where the phi
1352   // has shared immediate operands.
1353   TerminatorInst *BBTI = BB.getTerminator();
1354   if (BBTI->getNumSuccessors() > 1) {
1355     for (unsigned i = 0, e = BBTI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1356       if (isa<PHINode>(BBTI->getSuccessor(i)->begin()) &&
1357           isCriticalEdge(BBTI, i, true))
1358         SplitEdgeNicely(BBTI, i, this);
1359   }
1360
1361
1362   // Keep track of non-local addresses that have been sunk into this block.
1363   // This allows us to avoid inserting duplicate code for blocks with multiple
1364   // load/stores of the same address.
1365   DenseMap<Value*, Value*> SunkAddrs;
1366
1367   for (BasicBlock::iterator BBI = BB.begin(), E = BB.end(); BBI != E; ) {
1368     Instruction *I = BBI++;
1369
1370     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
1371       // If the source of the cast is a constant, then this should have
1372       // already been constant folded.  The only reason NOT to constant fold
1373       // it is if something (e.g. LSR) was careful to place the constant
1374       // evaluation in a block other than then one that uses it (e.g. to hoist
1375       // the address of globals out of a loop).  If this is the case, we don't
1376       // want to forward-subst the cast.
1377       if (isa<Constant>(CI->getOperand(0)))
1378         continue;
1379
1380       bool Change = false;
1381       if (TLI) {
1382         Change = OptimizeNoopCopyExpression(CI, *TLI);
1383         MadeChange |= Change;
1384       }
1385
1386       if (!Change && (isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)))
1387         MadeChange |= OptimizeExtUses(I);
1388     } else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I)) {
1389       MadeChange |= OptimizeCmpExpression(CI);
1390     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
1391       if (TLI)
1392         MadeChange |= OptimizeMemoryInst(I, I->getOperand(0), LI->getType(),
1393                                          SunkAddrs);
1394     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
1395       if (TLI)
1396         MadeChange |= OptimizeMemoryInst(I, SI->getOperand(1),
1397                                          SI->getOperand(0)->getType(),
1398                                          SunkAddrs);
1399     } else if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
1400       if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
1401         /// The GEP operand must be a pointer, so must its result -> BitCast
1402         Instruction *NC = new BitCastInst(GEPI->getOperand(0), GEPI->getType(),
1403                                           GEPI->getName(), GEPI);
1404         GEPI->replaceAllUsesWith(NC);
1405         GEPI->eraseFromParent();
1406         MadeChange = true;
1407         BBI = NC;
1408       }
1409     } else if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I)) {
1410       // If we found an inline asm expession, and if the target knows how to
1411       // lower it to normal LLVM code, do so now.
1412       if (TLI && isa<InlineAsm>(CI->getCalledValue()))
1413         if (const TargetAsmInfo *TAI =
1414             TLI->getTargetMachine().getTargetAsmInfo()) {
1415           if (TAI->ExpandInlineAsm(CI))
1416             BBI = BB.begin();
1417           else
1418             // Sink address computing for memory operands into the block.
1419             MadeChange |= OptimizeInlineAsmInst(I, &(*CI), SunkAddrs);
1420         }
1421     }
1422   }
1423
1424   return MadeChange;
1425 }