Revert the switch of loop-idiom to use the new dependence analysis.
[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/IRBuilder.h"
47 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
48 #include "llvm/Module.h"
49 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
50 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
51 #include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
52 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpander.h"
53 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpressions.h"
54 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
55 #include "llvm/Support/Debug.h"
56 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
57 #include "llvm/DataLayout.h"
58 #include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
59 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.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 DataLayout *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                                   const TargetLibraryInfo *TLI) {
137   SmallVector<Instruction*, 32> NowDeadInsts;
138
139   NowDeadInsts.push_back(I);
140
141   // Before we touch this instruction, remove it from SE!
142   do {
143     Instruction *DeadInst = NowDeadInsts.pop_back_val();
144
145     // This instruction is dead, zap it, in stages.  Start by removing it from
146     // SCEV.
147     SE.forgetValue(DeadInst);
148
149     for (unsigned op = 0, e = DeadInst->getNumOperands(); op != e; ++op) {
150       Value *Op = DeadInst->getOperand(op);
151       DeadInst->setOperand(op, 0);
152
153       // If this operand just became dead, add it to the NowDeadInsts list.
154       if (!Op->use_empty()) continue;
155
156       if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(Op))
157         if (isInstructionTriviallyDead(OpI, TLI))
158           NowDeadInsts.push_back(OpI);
159     }
160
161     DeadInst->eraseFromParent();
162
163   } while (!NowDeadInsts.empty());
164 }
165
166 /// deleteIfDeadInstruction - If the specified value is a dead instruction,
167 /// delete it and any recursively used instructions.
168 static void deleteIfDeadInstruction(Value *V, ScalarEvolution &SE,
169                                     const TargetLibraryInfo *TLI) {
170   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
171     if (isInstructionTriviallyDead(I, TLI))
172       deleteDeadInstruction(I, SE, TLI);
173 }
174
175 bool LoopIdiomRecognize::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
176   CurLoop = L;
177
178   // If the loop could not be converted to canonical form, it must have an
179   // indirectbr in it, just give up.
180   if (!L->getLoopPreheader())
181     return false;
182
183   // Disable loop idiom recognition if the function's name is a common idiom.
184   StringRef Name = L->getHeader()->getParent()->getName();
185   if (Name == "memset" || Name == "memcpy")
186     return false;
187
188   // The trip count of the loop must be analyzable.
189   SE = &getAnalysis<ScalarEvolution>();
190   if (!SE->hasLoopInvariantBackedgeTakenCount(L))
191     return false;
192   const SCEV *BECount = SE->getBackedgeTakenCount(L);
193   if (isa<SCEVCouldNotCompute>(BECount)) return false;
194
195   // If this loop executes exactly one time, then it should be peeled, not
196   // optimized by this pass.
197   if (const SCEVConstant *BECst = dyn_cast<SCEVConstant>(BECount))
198     if (BECst->getValue()->getValue() == 0)
199       return false;
200
201   // We require target data for now.
202   TD = getAnalysisIfAvailable<DataLayout>();
203   if (TD == 0) return false;
204
205   DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
206   LoopInfo &LI = getAnalysis<LoopInfo>();
207   TLI = &getAnalysis<TargetLibraryInfo>();
208
209   SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
210   CurLoop->getUniqueExitBlocks(ExitBlocks);
211
212   DEBUG(dbgs() << "loop-idiom Scanning: F["
213                << L->getHeader()->getParent()->getName()
214                << "] Loop %" << L->getHeader()->getName() << "\n");
215
216   bool MadeChange = false;
217   // Scan all the blocks in the loop that are not in subloops.
218   for (Loop::block_iterator BI = L->block_begin(), E = L->block_end(); BI != E;
219        ++BI) {
220     // Ignore blocks in subloops.
221     if (LI.getLoopFor(*BI) != CurLoop)
222       continue;
223
224     MadeChange |= runOnLoopBlock(*BI, BECount, ExitBlocks);
225   }
226   return MadeChange;
227 }
228
229 /// runOnLoopBlock - Process the specified block, which lives in a counted loop
230 /// with the specified backedge count.  This block is known to be in the current
231 /// loop and not in any subloops.
232 bool LoopIdiomRecognize::runOnLoopBlock(BasicBlock *BB, const SCEV *BECount,
233                                      SmallVectorImpl<BasicBlock*> &ExitBlocks) {
234   // We can only promote stores in this block if they are unconditionally
235   // executed in the loop.  For a block to be unconditionally executed, it has
236   // to dominate all the exit blocks of the loop.  Verify this now.
237   for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i)
238     if (!DT->dominates(BB, ExitBlocks[i]))
239       return false;
240
241   bool MadeChange = false;
242   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ) {
243     Instruction *Inst = I++;
244     // Look for store instructions, which may be optimized to memset/memcpy.
245     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst))  {
246       WeakVH InstPtr(I);
247       if (!processLoopStore(SI, BECount)) continue;
248       MadeChange = true;
249
250       // If processing the store invalidated our iterator, start over from the
251       // top of the block.
252       if (InstPtr == 0)
253         I = BB->begin();
254       continue;
255     }
256
257     // Look for memset instructions, which may be optimized to a larger memset.
258     if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(Inst))  {
259       WeakVH InstPtr(I);
260       if (!processLoopMemSet(MSI, BECount)) continue;
261       MadeChange = true;
262
263       // If processing the memset invalidated our iterator, start over from the
264       // top of the block.
265       if (InstPtr == 0)
266         I = BB->begin();
267       continue;
268     }
269   }
270
271   return MadeChange;
272 }
273
274
275 /// processLoopStore - See if this store can be promoted to a memset or memcpy.
276 bool LoopIdiomRecognize::processLoopStore(StoreInst *SI, const SCEV *BECount) {
277   if (!SI->isSimple()) return false;
278
279   Value *StoredVal = SI->getValueOperand();
280   Value *StorePtr = SI->getPointerOperand();
281
282   // Reject stores that are so large that they overflow an unsigned.
283   uint64_t SizeInBits = TD->getTypeSizeInBits(StoredVal->getType());
284   if ((SizeInBits & 7) || (SizeInBits >> 32) != 0)
285     return false;
286
287   // See if the pointer expression is an AddRec like {base,+,1} on the current
288   // loop, which indicates a strided store.  If we have something else, it's a
289   // random store we can't handle.
290   const SCEVAddRecExpr *StoreEv =
291     dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(SE->getSCEV(StorePtr));
292   if (StoreEv == 0 || StoreEv->getLoop() != CurLoop || !StoreEv->isAffine())
293     return false;
294
295   // Check to see if the stride matches the size of the store.  If so, then we
296   // know that every byte is touched in the loop.
297   unsigned StoreSize = (unsigned)SizeInBits >> 3;
298   const SCEVConstant *Stride = dyn_cast<SCEVConstant>(StoreEv->getOperand(1));
299
300   if (Stride == 0 || StoreSize != Stride->getValue()->getValue()) {
301     // TODO: Could also handle negative stride here someday, that will require
302     // the validity check in mayLoopAccessLocation to be updated though.
303     // Enable this to print exact negative strides.
304     if (0 && Stride && StoreSize == -Stride->getValue()->getValue()) {
305       dbgs() << "NEGATIVE STRIDE: " << *SI << "\n";
306       dbgs() << "BB: " << *SI->getParent();
307     }
308
309     return false;
310   }
311
312   // See if we can optimize just this store in isolation.
313   if (processLoopStridedStore(StorePtr, StoreSize, SI->getAlignment(),
314                               StoredVal, SI, StoreEv, BECount))
315     return true;
316
317   // If the stored value is a strided load in the same loop with the same stride
318   // this this may be transformable into a memcpy.  This kicks in for stuff like
319   //   for (i) A[i] = B[i];
320   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(StoredVal)) {
321     const SCEVAddRecExpr *LoadEv =
322       dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(SE->getSCEV(LI->getOperand(0)));
323     if (LoadEv && LoadEv->getLoop() == CurLoop && LoadEv->isAffine() &&
324         StoreEv->getOperand(1) == LoadEv->getOperand(1) && LI->isSimple())
325       if (processLoopStoreOfLoopLoad(SI, StoreSize, StoreEv, LoadEv, BECount))
326         return true;
327   }
328   //errs() << "UNHANDLED strided store: " << *StoreEv << " - " << *SI << "\n";
329
330   return false;
331 }
332
333 /// processLoopMemSet - See if this memset can be promoted to a large memset.
334 bool LoopIdiomRecognize::
335 processLoopMemSet(MemSetInst *MSI, const SCEV *BECount) {
336   // We can only handle non-volatile memsets with a constant size.
337   if (MSI->isVolatile() || !isa<ConstantInt>(MSI->getLength())) return false;
338
339   // If we're not allowed to hack on memset, we fail.
340   if (!TLI->has(LibFunc::memset))
341     return false;
342
343   Value *Pointer = MSI->getDest();
344
345   // See if the pointer expression is an AddRec like {base,+,1} on the current
346   // loop, which indicates a strided store.  If we have something else, it's a
347   // random store we can't handle.
348   const SCEVAddRecExpr *Ev = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(SE->getSCEV(Pointer));
349   if (Ev == 0 || Ev->getLoop() != CurLoop || !Ev->isAffine())
350     return false;
351
352   // Reject memsets that are so large that they overflow an unsigned.
353   uint64_t SizeInBytes = cast<ConstantInt>(MSI->getLength())->getZExtValue();
354   if ((SizeInBytes >> 32) != 0)
355     return false;
356
357   // Check to see if the stride matches the size of the memset.  If so, then we
358   // know that every byte is touched in the loop.
359   const SCEVConstant *Stride = dyn_cast<SCEVConstant>(Ev->getOperand(1));
360
361   // TODO: Could also handle negative stride here someday, that will require the
362   // validity check in mayLoopAccessLocation to be updated though.
363   if (Stride == 0 || MSI->getLength() != Stride->getValue())
364     return false;
365
366   return processLoopStridedStore(Pointer, (unsigned)SizeInBytes,
367                                  MSI->getAlignment(), MSI->getValue(),
368                                  MSI, Ev, BECount);
369 }
370
371
372 /// mayLoopAccessLocation - Return true if the specified loop might access the
373 /// specified pointer location, which is a loop-strided access.  The 'Access'
374 /// argument specifies what the verboten forms of access are (read or write).
375 static bool mayLoopAccessLocation(Value *Ptr,AliasAnalysis::ModRefResult Access,
376                                   Loop *L, const SCEV *BECount,
377                                   unsigned StoreSize, AliasAnalysis &AA,
378                                   Instruction *IgnoredStore) {
379   // Get the location that may be stored across the loop.  Since the access is
380   // strided positively through memory, we say that the modified location starts
381   // at the pointer and has infinite size.
382   uint64_t AccessSize = AliasAnalysis::UnknownSize;
383
384   // If the loop iterates a fixed number of times, we can refine the access size
385   // to be exactly the size of the memset, which is (BECount+1)*StoreSize
386   if (const SCEVConstant *BECst = dyn_cast<SCEVConstant>(BECount))
387     AccessSize = (BECst->getValue()->getZExtValue()+1)*StoreSize;
388
389   // TODO: For this to be really effective, we have to dive into the pointer
390   // operand in the store.  Store to &A[i] of 100 will always return may alias
391   // with store of &A[100], we need to StoreLoc to be "A" with size of 100,
392   // which will then no-alias a store to &A[100].
393   AliasAnalysis::Location StoreLoc(Ptr, AccessSize);
394
395   for (Loop::block_iterator BI = L->block_begin(), E = L->block_end(); BI != E;
396        ++BI)
397     for (BasicBlock::iterator I = (*BI)->begin(), E = (*BI)->end(); I != E; ++I)
398       if (&*I != IgnoredStore &&
399           (AA.getModRefInfo(I, StoreLoc) & Access))
400         return true;
401
402   return false;
403 }
404
405 /// getMemSetPatternValue - If a strided store of the specified value is safe to
406 /// turn into a memset_pattern16, return a ConstantArray of 16 bytes that should
407 /// be passed in.  Otherwise, return null.
408 ///
409 /// Note that we don't ever attempt to use memset_pattern8 or 4, because these
410 /// just replicate their input array and then pass on to memset_pattern16.
411 static Constant *getMemSetPatternValue(Value *V, const DataLayout &TD) {
412   // If the value isn't a constant, we can't promote it to being in a constant
413   // array.  We could theoretically do a store to an alloca or something, but
414   // that doesn't seem worthwhile.
415   Constant *C = dyn_cast<Constant>(V);
416   if (C == 0) return 0;
417
418   // Only handle simple values that are a power of two bytes in size.
419   uint64_t Size = TD.getTypeSizeInBits(V->getType());
420   if (Size == 0 || (Size & 7) || (Size & (Size-1)))
421     return 0;
422
423   // Don't care enough about darwin/ppc to implement this.
424   if (TD.isBigEndian())
425     return 0;
426
427   // Convert to size in bytes.
428   Size /= 8;
429
430   // TODO: If CI is larger than 16-bytes, we can try slicing it in half to see
431   // if the top and bottom are the same (e.g. for vectors and large integers).
432   if (Size > 16) return 0;
433
434   // If the constant is exactly 16 bytes, just use it.
435   if (Size == 16) return C;
436
437   // Otherwise, we'll use an array of the constants.
438   unsigned ArraySize = 16/Size;
439   ArrayType *AT = ArrayType::get(V->getType(), ArraySize);
440   return ConstantArray::get(AT, std::vector<Constant*>(ArraySize, C));
441 }
442
443
444 /// processLoopStridedStore - We see a strided store of some value.  If we can
445 /// transform this into a memset or memset_pattern in the loop preheader, do so.
446 bool LoopIdiomRecognize::
447 processLoopStridedStore(Value *DestPtr, unsigned StoreSize,
448                         unsigned StoreAlignment, Value *StoredVal,
449                         Instruction *TheStore, const SCEVAddRecExpr *Ev,
450                         const SCEV *BECount) {
451
452   // If the stored value is a byte-wise value (like i32 -1), then it may be
453   // turned into a memset of i8 -1, assuming that all the consecutive bytes
454   // are stored.  A store of i32 0x01020304 can never be turned into a memset,
455   // but it can be turned into memset_pattern if the target supports it.
456   Value *SplatValue = isBytewiseValue(StoredVal);
457   Constant *PatternValue = 0;
458
459   // If we're allowed to form a memset, and the stored value would be acceptable
460   // for memset, use it.
461   if (SplatValue && TLI->has(LibFunc::memset) &&
462       // Verify that the stored value is loop invariant.  If not, we can't
463       // promote the memset.
464       CurLoop->isLoopInvariant(SplatValue)) {
465     // Keep and use SplatValue.
466     PatternValue = 0;
467   } else if (TLI->has(LibFunc::memset_pattern16) &&
468              (PatternValue = getMemSetPatternValue(StoredVal, *TD))) {
469     // It looks like we can use PatternValue!
470     SplatValue = 0;
471   } else {
472     // Otherwise, this isn't an idiom we can transform.  For example, we can't
473     // do anything with a 3-byte store.
474     return false;
475   }
476
477   // The trip count of the loop and the base pointer of the addrec SCEV is
478   // guaranteed to be loop invariant, which means that it should dominate the
479   // header.  This allows us to insert code for it in the preheader.
480   BasicBlock *Preheader = CurLoop->getLoopPreheader();
481   IRBuilder<> Builder(Preheader->getTerminator());
482   SCEVExpander Expander(*SE, "loop-idiom");
483
484   // Okay, we have a strided store "p[i]" of a splattable value.  We can turn
485   // this into a memset in the loop preheader now if we want.  However, this
486   // would be unsafe to do if there is anything else in the loop that may read
487   // or write to the aliased location.  Check for any overlap by generating the
488   // base pointer and checking the region.
489   unsigned AddrSpace = cast<PointerType>(DestPtr->getType())->getAddressSpace();
490   Value *BasePtr =
491     Expander.expandCodeFor(Ev->getStart(), Builder.getInt8PtrTy(AddrSpace),
492                            Preheader->getTerminator());
493
494
495   if (mayLoopAccessLocation(BasePtr, AliasAnalysis::ModRef,
496                             CurLoop, BECount,
497                             StoreSize, getAnalysis<AliasAnalysis>(), TheStore)){
498     Expander.clear();
499     // If we generated new code for the base pointer, clean up.
500     deleteIfDeadInstruction(BasePtr, *SE, TLI);
501     return false;
502   }
503
504   // Okay, everything looks good, insert the memset.
505
506   // The # stored bytes is (BECount+1)*Size.  Expand the trip count out to
507   // pointer size if it isn't already.
508   Type *IntPtr = TD->getIntPtrType(DestPtr->getContext());
509   BECount = SE->getTruncateOrZeroExtend(BECount, IntPtr);
510
511   const SCEV *NumBytesS = SE->getAddExpr(BECount, SE->getConstant(IntPtr, 1),
512                                          SCEV::FlagNUW);
513   if (StoreSize != 1)
514     NumBytesS = SE->getMulExpr(NumBytesS, SE->getConstant(IntPtr, StoreSize),
515                                SCEV::FlagNUW);
516
517   Value *NumBytes =
518     Expander.expandCodeFor(NumBytesS, IntPtr, Preheader->getTerminator());
519
520   CallInst *NewCall;
521   if (SplatValue)
522     NewCall = Builder.CreateMemSet(BasePtr, SplatValue,NumBytes,StoreAlignment);
523   else {
524     Module *M = TheStore->getParent()->getParent()->getParent();
525     Value *MSP = M->getOrInsertFunction("memset_pattern16",
526                                         Builder.getVoidTy(),
527                                         Builder.getInt8PtrTy(),
528                                         Builder.getInt8PtrTy(), IntPtr,
529                                         (void*)0);
530
531     // Otherwise we should form a memset_pattern16.  PatternValue is known to be
532     // an constant array of 16-bytes.  Plop the value into a mergable global.
533     GlobalVariable *GV = new GlobalVariable(*M, PatternValue->getType(), true,
534                                             GlobalValue::InternalLinkage,
535                                             PatternValue, ".memset_pattern");
536     GV->setUnnamedAddr(true); // Ok to merge these.
537     GV->setAlignment(16);
538     Value *PatternPtr = ConstantExpr::getBitCast(GV, Builder.getInt8PtrTy());
539     NewCall = Builder.CreateCall3(MSP, BasePtr, PatternPtr, NumBytes);
540   }
541
542   DEBUG(dbgs() << "  Formed memset: " << *NewCall << "\n"
543                << "    from store to: " << *Ev << " at: " << *TheStore << "\n");
544   NewCall->setDebugLoc(TheStore->getDebugLoc());
545
546   // Okay, the memset has been formed.  Zap the original store and anything that
547   // feeds into it.
548   deleteDeadInstruction(TheStore, *SE, TLI);
549   ++NumMemSet;
550   return true;
551 }
552
553 /// processLoopStoreOfLoopLoad - We see a strided store whose value is a
554 /// same-strided load.
555 bool LoopIdiomRecognize::
556 processLoopStoreOfLoopLoad(StoreInst *SI, unsigned StoreSize,
557                            const SCEVAddRecExpr *StoreEv,
558                            const SCEVAddRecExpr *LoadEv,
559                            const SCEV *BECount) {
560   // If we're not allowed to form memcpy, we fail.
561   if (!TLI->has(LibFunc::memcpy))
562     return false;
563
564   LoadInst *LI = cast<LoadInst>(SI->getValueOperand());
565
566   // The trip count of the loop and the base pointer of the addrec SCEV is
567   // guaranteed to be loop invariant, which means that it should dominate the
568   // header.  This allows us to insert code for it in the preheader.
569   BasicBlock *Preheader = CurLoop->getLoopPreheader();
570   IRBuilder<> Builder(Preheader->getTerminator());
571   SCEVExpander Expander(*SE, "loop-idiom");
572
573   // Okay, we have a strided store "p[i]" of a loaded value.  We can turn
574   // this into a memcpy in the loop preheader now if we want.  However, this
575   // would be unsafe to do if there is anything else in the loop that may read
576   // or write the memory region we're storing to.  This includes the load that
577   // feeds the stores.  Check for an alias by generating the base address and
578   // checking everything.
579   Value *StoreBasePtr =
580     Expander.expandCodeFor(StoreEv->getStart(),
581                            Builder.getInt8PtrTy(SI->getPointerAddressSpace()),
582                            Preheader->getTerminator());
583
584   if (mayLoopAccessLocation(StoreBasePtr, AliasAnalysis::ModRef,
585                             CurLoop, BECount, StoreSize,
586                             getAnalysis<AliasAnalysis>(), SI)) {
587     Expander.clear();
588     // If we generated new code for the base pointer, clean up.
589     deleteIfDeadInstruction(StoreBasePtr, *SE, TLI);
590     return false;
591   }
592
593   // For a memcpy, we have to make sure that the input array is not being
594   // mutated by the loop.
595   Value *LoadBasePtr =
596     Expander.expandCodeFor(LoadEv->getStart(),
597                            Builder.getInt8PtrTy(LI->getPointerAddressSpace()),
598                            Preheader->getTerminator());
599
600   if (mayLoopAccessLocation(LoadBasePtr, AliasAnalysis::Mod, CurLoop, BECount,
601                             StoreSize, getAnalysis<AliasAnalysis>(), SI)) {
602     Expander.clear();
603     // If we generated new code for the base pointer, clean up.
604     deleteIfDeadInstruction(LoadBasePtr, *SE, TLI);
605     deleteIfDeadInstruction(StoreBasePtr, *SE, TLI);
606     return false;
607   }
608
609   // Okay, everything is safe, we can transform this!
610
611
612   // The # stored bytes is (BECount+1)*Size.  Expand the trip count out to
613   // pointer size if it isn't already.
614   Type *IntPtr = TD->getIntPtrType(SI->getContext());
615   BECount = SE->getTruncateOrZeroExtend(BECount, IntPtr);
616
617   const SCEV *NumBytesS = SE->getAddExpr(BECount, SE->getConstant(IntPtr, 1),
618                                          SCEV::FlagNUW);
619   if (StoreSize != 1)
620     NumBytesS = SE->getMulExpr(NumBytesS, SE->getConstant(IntPtr, StoreSize),
621                                SCEV::FlagNUW);
622
623   Value *NumBytes =
624     Expander.expandCodeFor(NumBytesS, IntPtr, Preheader->getTerminator());
625
626   CallInst *NewCall =
627     Builder.CreateMemCpy(StoreBasePtr, LoadBasePtr, NumBytes,
628                          std::min(SI->getAlignment(), LI->getAlignment()));
629   NewCall->setDebugLoc(SI->getDebugLoc());
630
631   DEBUG(dbgs() << "  Formed memcpy: " << *NewCall << "\n"
632                << "    from load ptr=" << *LoadEv << " at: " << *LI << "\n"
633                << "    from store ptr=" << *StoreEv << " at: " << *SI << "\n");
634
635
636   // Okay, the memset has been formed.  Zap the original store and anything that
637   // feeds into it.
638   deleteDeadInstruction(SI, *SE, TLI);
639   ++NumMemCpy;
640   return true;
641 }