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