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