Fix PR9815: I was trying to get out of "generating code and then
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / LoopIdiomRecognize.cpp
1 //===-- LoopIdiomRecognize.cpp - Loop idiom recognition -------------------===//
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 implements an idiom recognizer that transforms simple loops into a
11 // non-loop form.  In cases that this kicks in, it can be a significant
12 // performance win.
13 //
14 //===----------------------------------------------------------------------===//
15 //
16 // TODO List:
17 //
18 // Future loop memory idioms to recognize:
19 //   memcmp, memmove, strlen, etc.
20 // Future floating point idioms to recognize in -ffast-math mode:
21 //   fpowi
22 // Future integer operation idioms to recognize:
23 //   ctpop, ctlz, cttz
24 //
25 // Beware that isel's default lowering for ctpop is highly inefficient for
26 // i64 and larger types when i64 is legal and the value has few bits set.  It
27 // would be good to enhance isel to emit a loop for ctpop in this case.
28 //
29 // We should enhance the memset/memcpy recognition to handle multiple stores in
30 // the loop.  This would handle things like:
31 //   void foo(_Complex float *P)
32 //     for (i) { __real__(*P) = 0;  __imag__(*P) = 0; }
33 //
34 // We should enhance this to handle negative strides through memory.
35 // Alternatively (and perhaps better) we could rely on an earlier pass to force
36 // forward iteration through memory, which is generally better for cache
37 // behavior.  Negative strides *do* happen for memset/memcpy loops.
38 //
39 // This could recognize common matrix multiplies and dot product idioms and
40 // replace them with calls to BLAS (if linked in??).
41 //
42 //===----------------------------------------------------------------------===//
43
44 #define DEBUG_TYPE "loop-idiom"
45 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
46 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
47 #include "llvm/Module.h"
48 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
49 #include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
50 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpressions.h"
51 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpander.h"
52 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
53 #include "llvm/Target/TargetData.h"
54 #include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
55 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
56 #include "llvm/Support/Debug.h"
57 #include "llvm/Support/IRBuilder.h"
58 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
59 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
60 using namespace llvm;
61
62 STATISTIC(NumMemSet, "Number of memset's formed from loop stores");
63 STATISTIC(NumMemCpy, "Number of memcpy's formed from loop load+stores");
64
65 namespace {
66   class LoopIdiomRecognize : public LoopPass {
67     Loop *CurLoop;
68     const TargetData *TD;
69     DominatorTree *DT;
70     ScalarEvolution *SE;
71     TargetLibraryInfo *TLI;
72   public:
73     static char ID;
74     explicit LoopIdiomRecognize() : LoopPass(ID) {
75       initializeLoopIdiomRecognizePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
76     }
77
78     bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM);
79     bool runOnLoopBlock(BasicBlock *BB, const SCEV *BECount,
80                         SmallVectorImpl<BasicBlock*> &ExitBlocks);
81
82     bool processLoopStore(StoreInst *SI, const SCEV *BECount);
83     bool processLoopMemSet(MemSetInst *MSI, const SCEV *BECount);
84
85     bool processLoopStridedStore(Value *DestPtr, unsigned StoreSize,
86                                  unsigned StoreAlignment,
87                                  Value *SplatValue, Instruction *TheStore,
88                                  const SCEVAddRecExpr *Ev,
89                                  const SCEV *BECount);
90     bool processLoopStoreOfLoopLoad(StoreInst *SI, unsigned StoreSize,
91                                     const SCEVAddRecExpr *StoreEv,
92                                     const SCEVAddRecExpr *LoadEv,
93                                     const SCEV *BECount);
94
95     /// This transformation requires natural loop information & requires that
96     /// loop preheaders be inserted into the CFG.
97     ///
98     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
99       AU.addRequired<LoopInfo>();
100       AU.addPreserved<LoopInfo>();
101       AU.addRequiredID(LoopSimplifyID);
102       AU.addPreservedID(LoopSimplifyID);
103       AU.addRequiredID(LCSSAID);
104       AU.addPreservedID(LCSSAID);
105       AU.addRequired<AliasAnalysis>();
106       AU.addPreserved<AliasAnalysis>();
107       AU.addRequired<ScalarEvolution>();
108       AU.addPreserved<ScalarEvolution>();
109       AU.addPreserved<DominatorTree>();
110       AU.addRequired<DominatorTree>();
111       AU.addRequired<TargetLibraryInfo>();
112     }
113   };
114 }
115
116 char LoopIdiomRecognize::ID = 0;
117 INITIALIZE_PASS_BEGIN(LoopIdiomRecognize, "loop-idiom", "Recognize loop idioms",
118                       false, false)
119 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopInfo)
120 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTree)
121 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopSimplify)
122 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LCSSA)
123 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ScalarEvolution)
124 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfo)
125 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
126 INITIALIZE_PASS_END(LoopIdiomRecognize, "loop-idiom", "Recognize loop idioms",
127                     false, false)
128
129 Pass *llvm::createLoopIdiomPass() { return new LoopIdiomRecognize(); }
130
131 /// deleteDeadInstruction - Delete this instruction.  Before we do, go through
132 /// and zero out all the operands of this instruction.  If any of them become
133 /// dead, delete them and the computation tree that feeds them.
134 ///
135 static void deleteDeadInstruction(Instruction *I, ScalarEvolution &SE) {
136   SmallVector<Instruction*, 32> NowDeadInsts;
137
138   NowDeadInsts.push_back(I);
139
140   // Before we touch this instruction, remove it from SE!
141   do {
142     Instruction *DeadInst = NowDeadInsts.pop_back_val();
143
144     // This instruction is dead, zap it, in stages.  Start by removing it from
145     // SCEV.
146     SE.forgetValue(DeadInst);
147
148     for (unsigned op = 0, e = DeadInst->getNumOperands(); op != e; ++op) {
149       Value *Op = DeadInst->getOperand(op);
150       DeadInst->setOperand(op, 0);
151
152       // If this operand just became dead, add it to the NowDeadInsts list.
153       if (!Op->use_empty()) continue;
154
155       if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(Op))
156         if (isInstructionTriviallyDead(OpI))
157           NowDeadInsts.push_back(OpI);
158     }
159
160     DeadInst->eraseFromParent();
161
162   } while (!NowDeadInsts.empty());
163 }
164
165 /// deleteIfDeadInstruction - If the specified value is a dead instruction,
166 /// delete it and any recursively used instructions.
167 static void deleteIfDeadInstruction(Value *V, ScalarEvolution &SE) {
168   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
169     if (isInstructionTriviallyDead(I))
170       deleteDeadInstruction(I, SE);    
171 }
172
173 bool LoopIdiomRecognize::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
174   CurLoop = L;
175
176   // The trip count of the loop must be analyzable.
177   SE = &getAnalysis<ScalarEvolution>();
178   if (!SE->hasLoopInvariantBackedgeTakenCount(L))
179     return false;
180   const SCEV *BECount = SE->getBackedgeTakenCount(L);
181   if (isa<SCEVCouldNotCompute>(BECount)) return false;
182
183   // If this loop executes exactly one time, then it should be peeled, not
184   // optimized by this pass.
185   if (const SCEVConstant *BECst = dyn_cast<SCEVConstant>(BECount))
186     if (BECst->getValue()->getValue() == 0)
187       return false;
188
189   // We require target data for now.
190   TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
191   if (TD == 0) return false;
192
193   DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
194   LoopInfo &LI = getAnalysis<LoopInfo>();
195   TLI = &getAnalysis<TargetLibraryInfo>();
196
197   SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
198   CurLoop->getUniqueExitBlocks(ExitBlocks);
199
200   DEBUG(dbgs() << "loop-idiom Scanning: F["
201                << L->getHeader()->getParent()->getName()
202                << "] Loop %" << L->getHeader()->getName() << "\n");
203
204   bool MadeChange = false;
205   // Scan all the blocks in the loop that are not in subloops.
206   for (Loop::block_iterator BI = L->block_begin(), E = L->block_end(); BI != E;
207        ++BI) {
208     // Ignore blocks in subloops.
209     if (LI.getLoopFor(*BI) != CurLoop)
210       continue;
211
212     MadeChange |= runOnLoopBlock(*BI, BECount, ExitBlocks);
213   }
214   return MadeChange;
215 }
216
217 /// runOnLoopBlock - Process the specified block, which lives in a counted loop
218 /// with the specified backedge count.  This block is known to be in the current
219 /// loop and not in any subloops.
220 bool LoopIdiomRecognize::runOnLoopBlock(BasicBlock *BB, const SCEV *BECount,
221                                      SmallVectorImpl<BasicBlock*> &ExitBlocks) {
222   // We can only promote stores in this block if they are unconditionally
223   // executed in the loop.  For a block to be unconditionally executed, it has
224   // to dominate all the exit blocks of the loop.  Verify this now.
225   for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i)
226     if (!DT->dominates(BB, ExitBlocks[i]))
227       return false;
228
229   bool MadeChange = false;
230   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ) {
231     Instruction *Inst = I++;
232     // Look for store instructions, which may be optimized to memset/memcpy.
233     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst))  {
234       WeakVH InstPtr(I);
235       if (!processLoopStore(SI, BECount)) continue;
236       MadeChange = true;
237
238       // If processing the store invalidated our iterator, start over from the
239       // top of the block.
240       if (InstPtr == 0)
241         I = BB->begin();
242       continue;
243     }
244
245     // Look for memset instructions, which may be optimized to a larger memset.
246     if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(Inst))  {
247       WeakVH InstPtr(I);
248       if (!processLoopMemSet(MSI, BECount)) continue;
249       MadeChange = true;
250
251       // If processing the memset invalidated our iterator, start over from the
252       // top of the block.
253       if (InstPtr == 0)
254         I = BB->begin();
255       continue;
256     }
257   }
258
259   return MadeChange;
260 }
261
262
263 /// processLoopStore - See if this store can be promoted to a memset or memcpy.
264 bool LoopIdiomRecognize::processLoopStore(StoreInst *SI, const SCEV *BECount) {
265   if (SI->isVolatile()) return false;
266
267   Value *StoredVal = SI->getValueOperand();
268   Value *StorePtr = SI->getPointerOperand();
269
270   // Reject stores that are so large that they overflow an unsigned.
271   uint64_t SizeInBits = TD->getTypeSizeInBits(StoredVal->getType());
272   if ((SizeInBits & 7) || (SizeInBits >> 32) != 0)
273     return false;
274
275   // See if the pointer expression is an AddRec like {base,+,1} on the current
276   // loop, which indicates a strided store.  If we have something else, it's a
277   // random store we can't handle.
278   const SCEVAddRecExpr *StoreEv =
279     dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(SE->getSCEV(StorePtr));
280   if (StoreEv == 0 || StoreEv->getLoop() != CurLoop || !StoreEv->isAffine())
281     return false;
282
283   // Check to see if the stride matches the size of the store.  If so, then we
284   // know that every byte is touched in the loop.
285   unsigned StoreSize = (unsigned)SizeInBits >> 3;
286   const SCEVConstant *Stride = dyn_cast<SCEVConstant>(StoreEv->getOperand(1));
287
288   if (Stride == 0 || StoreSize != Stride->getValue()->getValue()) {
289     // TODO: Could also handle negative stride here someday, that will require
290     // the validity check in mayLoopAccessLocation to be updated though.
291     // Enable this to print exact negative strides.
292     if (0 && Stride && StoreSize == -Stride->getValue()->getValue()) {
293       dbgs() << "NEGATIVE STRIDE: " << *SI << "\n";
294       dbgs() << "BB: " << *SI->getParent();
295     }
296
297     return false;
298   }
299
300   // See if we can optimize just this store in isolation.
301   if (processLoopStridedStore(StorePtr, StoreSize, SI->getAlignment(),
302                               StoredVal, SI, StoreEv, BECount))
303     return true;
304
305   // If the stored value is a strided load in the same loop with the same stride
306   // this this may be transformable into a memcpy.  This kicks in for stuff like
307   //   for (i) A[i] = B[i];
308   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(StoredVal)) {
309     const SCEVAddRecExpr *LoadEv =
310       dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(SE->getSCEV(LI->getOperand(0)));
311     if (LoadEv && LoadEv->getLoop() == CurLoop && LoadEv->isAffine() &&
312         StoreEv->getOperand(1) == LoadEv->getOperand(1) && !LI->isVolatile())
313       if (processLoopStoreOfLoopLoad(SI, StoreSize, StoreEv, LoadEv, BECount))
314         return true;
315   }
316   //errs() << "UNHANDLED strided store: " << *StoreEv << " - " << *SI << "\n";
317
318   return false;
319 }
320
321 /// processLoopMemSet - See if this memset can be promoted to a large memset.
322 bool LoopIdiomRecognize::
323 processLoopMemSet(MemSetInst *MSI, const SCEV *BECount) {
324   // We can only handle non-volatile memsets with a constant size.
325   if (MSI->isVolatile() || !isa<ConstantInt>(MSI->getLength())) return false;
326
327   // If we're not allowed to hack on memset, we fail.
328   if (!TLI->has(LibFunc::memset))
329     return false;
330
331   Value *Pointer = MSI->getDest();
332
333   // See if the pointer expression is an AddRec like {base,+,1} on the current
334   // loop, which indicates a strided store.  If we have something else, it's a
335   // random store we can't handle.
336   const SCEVAddRecExpr *Ev = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(SE->getSCEV(Pointer));
337   if (Ev == 0 || Ev->getLoop() != CurLoop || !Ev->isAffine())
338     return false;
339
340   // Reject memsets that are so large that they overflow an unsigned.
341   uint64_t SizeInBytes = cast<ConstantInt>(MSI->getLength())->getZExtValue();
342   if ((SizeInBytes >> 32) != 0)
343     return false;
344
345   // Check to see if the stride matches the size of the memset.  If so, then we
346   // know that every byte is touched in the loop.
347   const SCEVConstant *Stride = dyn_cast<SCEVConstant>(Ev->getOperand(1));
348
349   // TODO: Could also handle negative stride here someday, that will require the
350   // validity check in mayLoopAccessLocation to be updated though.
351   if (Stride == 0 || MSI->getLength() != Stride->getValue())
352     return false;
353
354   return processLoopStridedStore(Pointer, (unsigned)SizeInBytes,
355                                  MSI->getAlignment(), MSI->getValue(),
356                                  MSI, Ev, BECount);
357 }
358
359
360 /// mayLoopAccessLocation - Return true if the specified loop might access the
361 /// specified pointer location, which is a loop-strided access.  The 'Access'
362 /// argument specifies what the verboten forms of access are (read or write).
363 static bool mayLoopAccessLocation(Value *Ptr,AliasAnalysis::ModRefResult Access,
364                                   Loop *L, const SCEV *BECount,
365                                   unsigned StoreSize, AliasAnalysis &AA,
366                                   Instruction *IgnoredStore) {
367   // Get the location that may be stored across the loop.  Since the access is
368   // strided positively through memory, we say that the modified location starts
369   // at the pointer and has infinite size.
370   uint64_t AccessSize = AliasAnalysis::UnknownSize;
371
372   // If the loop iterates a fixed number of times, we can refine the access size
373   // to be exactly the size of the memset, which is (BECount+1)*StoreSize
374   if (const SCEVConstant *BECst = dyn_cast<SCEVConstant>(BECount))
375     AccessSize = (BECst->getValue()->getZExtValue()+1)*StoreSize;
376
377   // TODO: For this to be really effective, we have to dive into the pointer
378   // operand in the store.  Store to &A[i] of 100 will always return may alias
379   // with store of &A[100], we need to StoreLoc to be "A" with size of 100,
380   // which will then no-alias a store to &A[100].
381   AliasAnalysis::Location StoreLoc(Ptr, AccessSize);
382
383   for (Loop::block_iterator BI = L->block_begin(), E = L->block_end(); BI != E;
384        ++BI)
385     for (BasicBlock::iterator I = (*BI)->begin(), E = (*BI)->end(); I != E; ++I)
386       if (&*I != IgnoredStore &&
387           (AA.getModRefInfo(I, StoreLoc) & Access))
388         return true;
389
390   return false;
391 }
392
393 /// getMemSetPatternValue - If a strided store of the specified value is safe to
394 /// turn into a memset_pattern16, return a ConstantArray of 16 bytes that should
395 /// be passed in.  Otherwise, return null.
396 ///
397 /// Note that we don't ever attempt to use memset_pattern8 or 4, because these
398 /// just replicate their input array and then pass on to memset_pattern16.
399 static Constant *getMemSetPatternValue(Value *V, const TargetData &TD) {
400   // If the value isn't a constant, we can't promote it to being in a constant
401   // array.  We could theoretically do a store to an alloca or something, but
402   // that doesn't seem worthwhile.
403   Constant *C = dyn_cast<Constant>(V);
404   if (C == 0) return 0;
405
406   // Only handle simple values that are a power of two bytes in size.
407   uint64_t Size = TD.getTypeSizeInBits(V->getType());
408   if (Size == 0 || (Size & 7) || (Size & (Size-1)))
409     return 0;
410
411   // Don't care enough about darwin/ppc to implement this.
412   if (TD.isBigEndian())
413     return 0;
414
415   // Convert to size in bytes.
416   Size /= 8;
417
418   // TODO: If CI is larger than 16-bytes, we can try slicing it in half to see
419   // if the top and bottom are the same (e.g. for vectors and large integers).
420   if (Size > 16) return 0;
421
422   // If the constant is exactly 16 bytes, just use it.
423   if (Size == 16) return C;
424
425   // Otherwise, we'll use an array of the constants.
426   unsigned ArraySize = 16/Size;
427   ArrayType *AT = ArrayType::get(V->getType(), ArraySize);
428   return ConstantArray::get(AT, std::vector<Constant*>(ArraySize, C));
429 }
430
431
432 /// processLoopStridedStore - We see a strided store of some value.  If we can
433 /// transform this into a memset or memset_pattern in the loop preheader, do so.
434 bool LoopIdiomRecognize::
435 processLoopStridedStore(Value *DestPtr, unsigned StoreSize,
436                         unsigned StoreAlignment, Value *StoredVal,
437                         Instruction *TheStore, const SCEVAddRecExpr *Ev,
438                         const SCEV *BECount) {
439
440   // If the stored value is a byte-wise value (like i32 -1), then it may be
441   // turned into a memset of i8 -1, assuming that all the consecutive bytes
442   // are stored.  A store of i32 0x01020304 can never be turned into a memset,
443   // but it can be turned into memset_pattern if the target supports it.
444   Value *SplatValue = isBytewiseValue(StoredVal);
445   Constant *PatternValue = 0;
446
447   // If we're allowed to form a memset, and the stored value would be acceptable
448   // for memset, use it.
449   if (SplatValue && TLI->has(LibFunc::memset) &&
450       // Verify that the stored value is loop invariant.  If not, we can't
451       // promote the memset.
452       CurLoop->isLoopInvariant(SplatValue)) {
453     // Keep and use SplatValue.
454     PatternValue = 0;
455   } else if (TLI->has(LibFunc::memset_pattern16) &&
456              (PatternValue = getMemSetPatternValue(StoredVal, *TD))) {
457     // It looks like we can use PatternValue!
458     SplatValue = 0;
459   } else {
460     // Otherwise, this isn't an idiom we can transform.  For example, we can't
461     // do anything with a 3-byte store, for example.
462     return false;
463   }
464
465   // The trip count of the loop and the base pointer of the addrec SCEV is
466   // guaranteed to be loop invariant, which means that it should dominate the
467   // header.  This allows us to insert code for it in the preheader.
468   BasicBlock *Preheader = CurLoop->getLoopPreheader();
469   IRBuilder<> Builder(Preheader->getTerminator());
470   SCEVExpander Expander(*SE);
471   
472   // Okay, we have a strided store "p[i]" of a splattable value.  We can turn
473   // this into a memset in the loop preheader now if we want.  However, this
474   // would be unsafe to do if there is anything else in the loop that may read
475   // or write to the aliased location.  Check for any overlap by generating the
476   // base pointer and checking the region.
477   unsigned AddrSpace = cast<PointerType>(DestPtr->getType())->getAddressSpace();
478   Value *BasePtr =
479     Expander.expandCodeFor(Ev->getStart(), Builder.getInt8PtrTy(AddrSpace),
480                            Preheader->getTerminator());
481
482
483   if (mayLoopAccessLocation(BasePtr, AliasAnalysis::ModRef,
484                             CurLoop, BECount,
485                             StoreSize, getAnalysis<AliasAnalysis>(), TheStore)){
486     Expander.clear();
487     // If we generated new code for the base pointer, clean up.
488     deleteIfDeadInstruction(BasePtr, *SE);
489     return false;
490   }
491   
492   // Okay, everything looks good, insert the memset.
493
494   // The # stored bytes is (BECount+1)*Size.  Expand the trip count out to
495   // pointer size if it isn't already.
496   const Type *IntPtr = TD->getIntPtrType(DestPtr->getContext());
497   BECount = SE->getTruncateOrZeroExtend(BECount, IntPtr);
498
499   const SCEV *NumBytesS = SE->getAddExpr(BECount, SE->getConstant(IntPtr, 1),
500                                          SCEV::FlagNUW);
501   if (StoreSize != 1)
502     NumBytesS = SE->getMulExpr(NumBytesS, SE->getConstant(IntPtr, StoreSize),
503                                SCEV::FlagNUW);
504
505   Value *NumBytes =
506     Expander.expandCodeFor(NumBytesS, IntPtr, Preheader->getTerminator());
507
508   CallInst *NewCall;
509   if (SplatValue)
510     NewCall = Builder.CreateMemSet(BasePtr, SplatValue,NumBytes,StoreAlignment);
511   else {
512     Module *M = TheStore->getParent()->getParent()->getParent();
513     Value *MSP = M->getOrInsertFunction("memset_pattern16",
514                                         Builder.getVoidTy(),
515                                         Builder.getInt8PtrTy(),
516                                         Builder.getInt8PtrTy(), IntPtr,
517                                         (void*)0);
518
519     // Otherwise we should form a memset_pattern16.  PatternValue is known to be
520     // an constant array of 16-bytes.  Plop the value into a mergable global.
521     GlobalVariable *GV = new GlobalVariable(*M, PatternValue->getType(), true,
522                                             GlobalValue::InternalLinkage,
523                                             PatternValue, ".memset_pattern");
524     GV->setUnnamedAddr(true); // Ok to merge these.
525     GV->setAlignment(16);
526     Value *PatternPtr = ConstantExpr::getBitCast(GV, Builder.getInt8PtrTy());
527     NewCall = Builder.CreateCall3(MSP, BasePtr, PatternPtr, NumBytes);
528   }
529
530   DEBUG(dbgs() << "  Formed memset: " << *NewCall << "\n"
531                << "    from store to: " << *Ev << " at: " << *TheStore << "\n");
532   NewCall->setDebugLoc(TheStore->getDebugLoc());
533
534   // Okay, the memset has been formed.  Zap the original store and anything that
535   // feeds into it.
536   deleteDeadInstruction(TheStore, *SE);
537   ++NumMemSet;
538   return true;
539 }
540
541 /// processLoopStoreOfLoopLoad - We see a strided store whose value is a
542 /// same-strided load.
543 bool LoopIdiomRecognize::
544 processLoopStoreOfLoopLoad(StoreInst *SI, unsigned StoreSize,
545                            const SCEVAddRecExpr *StoreEv,
546                            const SCEVAddRecExpr *LoadEv,
547                            const SCEV *BECount) {
548   // If we're not allowed to form memcpy, we fail.
549   if (!TLI->has(LibFunc::memcpy))
550     return false;
551
552   LoadInst *LI = cast<LoadInst>(SI->getValueOperand());
553
554   // The trip count of the loop and the base pointer of the addrec SCEV is
555   // guaranteed to be loop invariant, which means that it should dominate the
556   // header.  This allows us to insert code for it in the preheader.
557   BasicBlock *Preheader = CurLoop->getLoopPreheader();
558   IRBuilder<> Builder(Preheader->getTerminator());
559   SCEVExpander Expander(*SE);
560   
561   // Okay, we have a strided store "p[i]" of a loaded value.  We can turn
562   // this into a memcpy in the loop preheader now if we want.  However, this
563   // would be unsafe to do if there is anything else in the loop that may read
564   // or write the memory region we're storing to.  This includes the load that
565   // feeds the stores.  Check for an alias by generating the base address and
566   // checking everything.
567   Value *StoreBasePtr =
568     Expander.expandCodeFor(StoreEv->getStart(),
569                            Builder.getInt8PtrTy(SI->getPointerAddressSpace()),
570                            Preheader->getTerminator());
571   
572   if (mayLoopAccessLocation(StoreBasePtr, AliasAnalysis::ModRef,
573                             CurLoop, BECount, StoreSize,
574                             getAnalysis<AliasAnalysis>(), SI)) {
575     Expander.clear();
576     // If we generated new code for the base pointer, clean up.
577     deleteIfDeadInstruction(StoreBasePtr, *SE);
578     return false;
579   }
580
581   // For a memcpy, we have to make sure that the input array is not being
582   // mutated by the loop.
583   Value *LoadBasePtr =
584     Expander.expandCodeFor(LoadEv->getStart(),
585                            Builder.getInt8PtrTy(LI->getPointerAddressSpace()),
586                            Preheader->getTerminator());
587
588   if (mayLoopAccessLocation(LoadBasePtr, AliasAnalysis::Mod, CurLoop, BECount,
589                             StoreSize, getAnalysis<AliasAnalysis>(), SI)) {
590     Expander.clear();
591     // If we generated new code for the base pointer, clean up.
592     deleteIfDeadInstruction(LoadBasePtr, *SE);
593     deleteIfDeadInstruction(StoreBasePtr, *SE);
594     return false;
595   }
596   
597   // Okay, everything is safe, we can transform this!
598   
599
600   // The # stored bytes is (BECount+1)*Size.  Expand the trip count out to
601   // pointer size if it isn't already.
602   const Type *IntPtr = TD->getIntPtrType(SI->getContext());
603   BECount = SE->getTruncateOrZeroExtend(BECount, IntPtr);
604
605   const SCEV *NumBytesS = SE->getAddExpr(BECount, SE->getConstant(IntPtr, 1),
606                                          SCEV::FlagNUW);
607   if (StoreSize != 1)
608     NumBytesS = SE->getMulExpr(NumBytesS, SE->getConstant(IntPtr, StoreSize),
609                                SCEV::FlagNUW);
610
611   Value *NumBytes =
612     Expander.expandCodeFor(NumBytesS, IntPtr, Preheader->getTerminator());
613
614   CallInst *NewCall =
615     Builder.CreateMemCpy(StoreBasePtr, LoadBasePtr, NumBytes,
616                          std::min(SI->getAlignment(), LI->getAlignment()));
617   NewCall->setDebugLoc(SI->getDebugLoc());
618
619   DEBUG(dbgs() << "  Formed memcpy: " << *NewCall << "\n"
620                << "    from load ptr=" << *LoadEv << " at: " << *LI << "\n"
621                << "    from store ptr=" << *StoreEv << " at: " << *SI << "\n");
622   
623
624   // Okay, the memset has been formed.  Zap the original store and anything that
625   // feeds into it.
626   deleteDeadInstruction(SI, *SE);
627   ++NumMemCpy;
628   return true;
629 }