Temporarily revert the TargetTransform changes.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / LoopStrengthReduce.cpp
1 //===- LoopStrengthReduce.cpp - Strength Reduce IVs in Loops --------------===//
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 transformation analyzes and transforms the induction variables (and
11 // computations derived from them) into forms suitable for efficient execution
12 // on the target.
13 //
14 // This pass performs a strength reduction on array references inside loops that
15 // have as one or more of their components the loop induction variable, it
16 // rewrites expressions to take advantage of scaled-index addressing modes
17 // available on the target, and it performs a variety of other optimizations
18 // related to loop induction variables.
19 //
20 // Terminology note: this code has a lot of handling for "post-increment" or
21 // "post-inc" users. This is not talking about post-increment addressing modes;
22 // it is instead talking about code like this:
23 //
24 //   %i = phi [ 0, %entry ], [ %i.next, %latch ]
25 //   ...
26 //   %i.next = add %i, 1
27 //   %c = icmp eq %i.next, %n
28 //
29 // The SCEV for %i is {0,+,1}<%L>. The SCEV for %i.next is {1,+,1}<%L>, however
30 // it's useful to think about these as the same register, with some uses using
31 // the value of the register before the add and some using // it after. In this
32 // example, the icmp is a post-increment user, since it uses %i.next, which is
33 // the value of the induction variable after the increment. The other common
34 // case of post-increment users is users outside the loop.
35 //
36 // TODO: More sophistication in the way Formulae are generated and filtered.
37 //
38 // TODO: Handle multiple loops at a time.
39 //
40 // TODO: Should TargetLowering::AddrMode::BaseGV be changed to a ConstantExpr
41 //       instead of a GlobalValue?
42 //
43 // TODO: When truncation is free, truncate ICmp users' operands to make it a
44 //       smaller encoding (on x86 at least).
45 //
46 // TODO: When a negated register is used by an add (such as in a list of
47 //       multiple base registers, or as the increment expression in an addrec),
48 //       we may not actually need both reg and (-1 * reg) in registers; the
49 //       negation can be implemented by using a sub instead of an add. The
50 //       lack of support for taking this into consideration when making
51 //       register pressure decisions is partly worked around by the "Special"
52 //       use kind.
53 //
54 //===----------------------------------------------------------------------===//
55
56 #define DEBUG_TYPE "loop-reduce"
57 #include "llvm/AddressingMode.h"
58 #include "llvm/Constants.h"
59 #include "llvm/Instructions.h"
60 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
61 #include "llvm/DerivedTypes.h"
62 #include "llvm/Analysis/IVUsers.h"
63 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
64 #include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
65 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpander.h"
66 #include "llvm/Assembly/Writer.h"
67 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
68 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
69 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
70 #include "llvm/ADT/SmallBitVector.h"
71 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
72 #include "llvm/ADT/DenseSet.h"
73 #include "llvm/Support/Debug.h"
74 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
75 #include "llvm/Support/ValueHandle.h"
76 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
77 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
78 #include <algorithm>
79 using namespace llvm;
80
81 /// MaxIVUsers is an arbitrary threshold that provides an early opportunitiy for
82 /// bail out. This threshold is far beyond the number of users that LSR can
83 /// conceivably solve, so it should not affect generated code, but catches the
84 /// worst cases before LSR burns too much compile time and stack space.
85 static const unsigned MaxIVUsers = 200;
86
87 // Temporary flag to cleanup congruent phis after LSR phi expansion.
88 // It's currently disabled until we can determine whether it's truly useful or
89 // not. The flag should be removed after the v3.0 release.
90 // This is now needed for ivchains.
91 static cl::opt<bool> EnablePhiElim(
92   "enable-lsr-phielim", cl::Hidden, cl::init(true),
93   cl::desc("Enable LSR phi elimination"));
94
95 #ifndef NDEBUG
96 // Stress test IV chain generation.
97 static cl::opt<bool> StressIVChain(
98   "stress-ivchain", cl::Hidden, cl::init(false),
99   cl::desc("Stress test LSR IV chains"));
100 #else
101 static bool StressIVChain = false;
102 #endif
103
104 namespace {
105
106 /// RegSortData - This class holds data which is used to order reuse candidates.
107 class RegSortData {
108 public:
109   /// UsedByIndices - This represents the set of LSRUse indices which reference
110   /// a particular register.
111   SmallBitVector UsedByIndices;
112
113   RegSortData() {}
114
115   void print(raw_ostream &OS) const;
116   void dump() const;
117 };
118
119 }
120
121 void RegSortData::print(raw_ostream &OS) const {
122   OS << "[NumUses=" << UsedByIndices.count() << ']';
123 }
124
125 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
126 void RegSortData::dump() const {
127   print(errs()); errs() << '\n';
128 }
129 #endif
130
131 namespace {
132
133 /// RegUseTracker - Map register candidates to information about how they are
134 /// used.
135 class RegUseTracker {
136   typedef DenseMap<const SCEV *, RegSortData> RegUsesTy;
137
138   RegUsesTy RegUsesMap;
139   SmallVector<const SCEV *, 16> RegSequence;
140
141 public:
142   void CountRegister(const SCEV *Reg, size_t LUIdx);
143   void DropRegister(const SCEV *Reg, size_t LUIdx);
144   void SwapAndDropUse(size_t LUIdx, size_t LastLUIdx);
145
146   bool isRegUsedByUsesOtherThan(const SCEV *Reg, size_t LUIdx) const;
147
148   const SmallBitVector &getUsedByIndices(const SCEV *Reg) const;
149
150   void clear();
151
152   typedef SmallVectorImpl<const SCEV *>::iterator iterator;
153   typedef SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator const_iterator;
154   iterator begin() { return RegSequence.begin(); }
155   iterator end()   { return RegSequence.end(); }
156   const_iterator begin() const { return RegSequence.begin(); }
157   const_iterator end() const   { return RegSequence.end(); }
158 };
159
160 }
161
162 void
163 RegUseTracker::CountRegister(const SCEV *Reg, size_t LUIdx) {
164   std::pair<RegUsesTy::iterator, bool> Pair =
165     RegUsesMap.insert(std::make_pair(Reg, RegSortData()));
166   RegSortData &RSD = Pair.first->second;
167   if (Pair.second)
168     RegSequence.push_back(Reg);
169   RSD.UsedByIndices.resize(std::max(RSD.UsedByIndices.size(), LUIdx + 1));
170   RSD.UsedByIndices.set(LUIdx);
171 }
172
173 void
174 RegUseTracker::DropRegister(const SCEV *Reg, size_t LUIdx) {
175   RegUsesTy::iterator It = RegUsesMap.find(Reg);
176   assert(It != RegUsesMap.end());
177   RegSortData &RSD = It->second;
178   assert(RSD.UsedByIndices.size() > LUIdx);
179   RSD.UsedByIndices.reset(LUIdx);
180 }
181
182 void
183 RegUseTracker::SwapAndDropUse(size_t LUIdx, size_t LastLUIdx) {
184   assert(LUIdx <= LastLUIdx);
185
186   // Update RegUses. The data structure is not optimized for this purpose;
187   // we must iterate through it and update each of the bit vectors.
188   for (RegUsesTy::iterator I = RegUsesMap.begin(), E = RegUsesMap.end();
189        I != E; ++I) {
190     SmallBitVector &UsedByIndices = I->second.UsedByIndices;
191     if (LUIdx < UsedByIndices.size())
192       UsedByIndices[LUIdx] =
193         LastLUIdx < UsedByIndices.size() ? UsedByIndices[LastLUIdx] : 0;
194     UsedByIndices.resize(std::min(UsedByIndices.size(), LastLUIdx));
195   }
196 }
197
198 bool
199 RegUseTracker::isRegUsedByUsesOtherThan(const SCEV *Reg, size_t LUIdx) const {
200   RegUsesTy::const_iterator I = RegUsesMap.find(Reg);
201   if (I == RegUsesMap.end())
202     return false;
203   const SmallBitVector &UsedByIndices = I->second.UsedByIndices;
204   int i = UsedByIndices.find_first();
205   if (i == -1) return false;
206   if ((size_t)i != LUIdx) return true;
207   return UsedByIndices.find_next(i) != -1;
208 }
209
210 const SmallBitVector &RegUseTracker::getUsedByIndices(const SCEV *Reg) const {
211   RegUsesTy::const_iterator I = RegUsesMap.find(Reg);
212   assert(I != RegUsesMap.end() && "Unknown register!");
213   return I->second.UsedByIndices;
214 }
215
216 void RegUseTracker::clear() {
217   RegUsesMap.clear();
218   RegSequence.clear();
219 }
220
221 namespace {
222
223 /// Formula - This class holds information that describes a formula for
224 /// computing satisfying a use. It may include broken-out immediates and scaled
225 /// registers.
226 struct Formula {
227   /// AM - This is used to represent complex addressing, as well as other kinds
228   /// of interesting uses.
229   AddrMode AM;
230
231   /// BaseRegs - The list of "base" registers for this use. When this is
232   /// non-empty, AM.HasBaseReg should be set to true.
233   SmallVector<const SCEV *, 2> BaseRegs;
234
235   /// ScaledReg - The 'scaled' register for this use. This should be non-null
236   /// when AM.Scale is not zero.
237   const SCEV *ScaledReg;
238
239   /// UnfoldedOffset - An additional constant offset which added near the
240   /// use. This requires a temporary register, but the offset itself can
241   /// live in an add immediate field rather than a register.
242   int64_t UnfoldedOffset;
243
244   Formula() : ScaledReg(0), UnfoldedOffset(0) {}
245
246   void InitialMatch(const SCEV *S, Loop *L, ScalarEvolution &SE);
247
248   unsigned getNumRegs() const;
249   Type *getType() const;
250
251   void DeleteBaseReg(const SCEV *&S);
252
253   bool referencesReg(const SCEV *S) const;
254   bool hasRegsUsedByUsesOtherThan(size_t LUIdx,
255                                   const RegUseTracker &RegUses) const;
256
257   void print(raw_ostream &OS) const;
258   void dump() const;
259 };
260
261 }
262
263 /// DoInitialMatch - Recursion helper for InitialMatch.
264 static void DoInitialMatch(const SCEV *S, Loop *L,
265                            SmallVectorImpl<const SCEV *> &Good,
266                            SmallVectorImpl<const SCEV *> &Bad,
267                            ScalarEvolution &SE) {
268   // Collect expressions which properly dominate the loop header.
269   if (SE.properlyDominates(S, L->getHeader())) {
270     Good.push_back(S);
271     return;
272   }
273
274   // Look at add operands.
275   if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(S)) {
276     for (SCEVAddExpr::op_iterator I = Add->op_begin(), E = Add->op_end();
277          I != E; ++I)
278       DoInitialMatch(*I, L, Good, Bad, SE);
279     return;
280   }
281
282   // Look at addrec operands.
283   if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S))
284     if (!AR->getStart()->isZero()) {
285       DoInitialMatch(AR->getStart(), L, Good, Bad, SE);
286       DoInitialMatch(SE.getAddRecExpr(SE.getConstant(AR->getType(), 0),
287                                       AR->getStepRecurrence(SE),
288                                       // FIXME: AR->getNoWrapFlags()
289                                       AR->getLoop(), SCEV::FlagAnyWrap),
290                      L, Good, Bad, SE);
291       return;
292     }
293
294   // Handle a multiplication by -1 (negation) if it didn't fold.
295   if (const SCEVMulExpr *Mul = dyn_cast<SCEVMulExpr>(S))
296     if (Mul->getOperand(0)->isAllOnesValue()) {
297       SmallVector<const SCEV *, 4> Ops(Mul->op_begin()+1, Mul->op_end());
298       const SCEV *NewMul = SE.getMulExpr(Ops);
299
300       SmallVector<const SCEV *, 4> MyGood;
301       SmallVector<const SCEV *, 4> MyBad;
302       DoInitialMatch(NewMul, L, MyGood, MyBad, SE);
303       const SCEV *NegOne = SE.getSCEV(ConstantInt::getAllOnesValue(
304         SE.getEffectiveSCEVType(NewMul->getType())));
305       for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator I = MyGood.begin(),
306            E = MyGood.end(); I != E; ++I)
307         Good.push_back(SE.getMulExpr(NegOne, *I));
308       for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator I = MyBad.begin(),
309            E = MyBad.end(); I != E; ++I)
310         Bad.push_back(SE.getMulExpr(NegOne, *I));
311       return;
312     }
313
314   // Ok, we can't do anything interesting. Just stuff the whole thing into a
315   // register and hope for the best.
316   Bad.push_back(S);
317 }
318
319 /// InitialMatch - Incorporate loop-variant parts of S into this Formula,
320 /// attempting to keep all loop-invariant and loop-computable values in a
321 /// single base register.
322 void Formula::InitialMatch(const SCEV *S, Loop *L, ScalarEvolution &SE) {
323   SmallVector<const SCEV *, 4> Good;
324   SmallVector<const SCEV *, 4> Bad;
325   DoInitialMatch(S, L, Good, Bad, SE);
326   if (!Good.empty()) {
327     const SCEV *Sum = SE.getAddExpr(Good);
328     if (!Sum->isZero())
329       BaseRegs.push_back(Sum);
330     AM.HasBaseReg = true;
331   }
332   if (!Bad.empty()) {
333     const SCEV *Sum = SE.getAddExpr(Bad);
334     if (!Sum->isZero())
335       BaseRegs.push_back(Sum);
336     AM.HasBaseReg = true;
337   }
338 }
339
340 /// getNumRegs - Return the total number of register operands used by this
341 /// formula. This does not include register uses implied by non-constant
342 /// addrec strides.
343 unsigned Formula::getNumRegs() const {
344   return !!ScaledReg + BaseRegs.size();
345 }
346
347 /// getType - Return the type of this formula, if it has one, or null
348 /// otherwise. This type is meaningless except for the bit size.
349 Type *Formula::getType() const {
350   return !BaseRegs.empty() ? BaseRegs.front()->getType() :
351          ScaledReg ? ScaledReg->getType() :
352          AM.BaseGV ? AM.BaseGV->getType() :
353          0;
354 }
355
356 /// DeleteBaseReg - Delete the given base reg from the BaseRegs list.
357 void Formula::DeleteBaseReg(const SCEV *&S) {
358   if (&S != &BaseRegs.back())
359     std::swap(S, BaseRegs.back());
360   BaseRegs.pop_back();
361 }
362
363 /// referencesReg - Test if this formula references the given register.
364 bool Formula::referencesReg(const SCEV *S) const {
365   return S == ScaledReg ||
366          std::find(BaseRegs.begin(), BaseRegs.end(), S) != BaseRegs.end();
367 }
368
369 /// hasRegsUsedByUsesOtherThan - Test whether this formula uses registers
370 /// which are used by uses other than the use with the given index.
371 bool Formula::hasRegsUsedByUsesOtherThan(size_t LUIdx,
372                                          const RegUseTracker &RegUses) const {
373   if (ScaledReg)
374     if (RegUses.isRegUsedByUsesOtherThan(ScaledReg, LUIdx))
375       return true;
376   for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator I = BaseRegs.begin(),
377        E = BaseRegs.end(); I != E; ++I)
378     if (RegUses.isRegUsedByUsesOtherThan(*I, LUIdx))
379       return true;
380   return false;
381 }
382
383 void Formula::print(raw_ostream &OS) const {
384   bool First = true;
385   if (AM.BaseGV) {
386     if (!First) OS << " + "; else First = false;
387     WriteAsOperand(OS, AM.BaseGV, /*PrintType=*/false);
388   }
389   if (AM.BaseOffs != 0) {
390     if (!First) OS << " + "; else First = false;
391     OS << AM.BaseOffs;
392   }
393   for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator I = BaseRegs.begin(),
394        E = BaseRegs.end(); I != E; ++I) {
395     if (!First) OS << " + "; else First = false;
396     OS << "reg(" << **I << ')';
397   }
398   if (AM.HasBaseReg && BaseRegs.empty()) {
399     if (!First) OS << " + "; else First = false;
400     OS << "**error: HasBaseReg**";
401   } else if (!AM.HasBaseReg && !BaseRegs.empty()) {
402     if (!First) OS << " + "; else First = false;
403     OS << "**error: !HasBaseReg**";
404   }
405   if (AM.Scale != 0) {
406     if (!First) OS << " + "; else First = false;
407     OS << AM.Scale << "*reg(";
408     if (ScaledReg)
409       OS << *ScaledReg;
410     else
411       OS << "<unknown>";
412     OS << ')';
413   }
414   if (UnfoldedOffset != 0) {
415     if (!First) OS << " + "; else First = false;
416     OS << "imm(" << UnfoldedOffset << ')';
417   }
418 }
419
420 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
421 void Formula::dump() const {
422   print(errs()); errs() << '\n';
423 }
424 #endif
425
426 /// isAddRecSExtable - Return true if the given addrec can be sign-extended
427 /// without changing its value.
428 static bool isAddRecSExtable(const SCEVAddRecExpr *AR, ScalarEvolution &SE) {
429   Type *WideTy =
430     IntegerType::get(SE.getContext(), SE.getTypeSizeInBits(AR->getType()) + 1);
431   return isa<SCEVAddRecExpr>(SE.getSignExtendExpr(AR, WideTy));
432 }
433
434 /// isAddSExtable - Return true if the given add can be sign-extended
435 /// without changing its value.
436 static bool isAddSExtable(const SCEVAddExpr *A, ScalarEvolution &SE) {
437   Type *WideTy =
438     IntegerType::get(SE.getContext(), SE.getTypeSizeInBits(A->getType()) + 1);
439   return isa<SCEVAddExpr>(SE.getSignExtendExpr(A, WideTy));
440 }
441
442 /// isMulSExtable - Return true if the given mul can be sign-extended
443 /// without changing its value.
444 static bool isMulSExtable(const SCEVMulExpr *M, ScalarEvolution &SE) {
445   Type *WideTy =
446     IntegerType::get(SE.getContext(),
447                      SE.getTypeSizeInBits(M->getType()) * M->getNumOperands());
448   return isa<SCEVMulExpr>(SE.getSignExtendExpr(M, WideTy));
449 }
450
451 /// getExactSDiv - Return an expression for LHS /s RHS, if it can be determined
452 /// and if the remainder is known to be zero,  or null otherwise. If
453 /// IgnoreSignificantBits is true, expressions like (X * Y) /s Y are simplified
454 /// to Y, ignoring that the multiplication may overflow, which is useful when
455 /// the result will be used in a context where the most significant bits are
456 /// ignored.
457 static const SCEV *getExactSDiv(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
458                                 ScalarEvolution &SE,
459                                 bool IgnoreSignificantBits = false) {
460   // Handle the trivial case, which works for any SCEV type.
461   if (LHS == RHS)
462     return SE.getConstant(LHS->getType(), 1);
463
464   // Handle a few RHS special cases.
465   const SCEVConstant *RC = dyn_cast<SCEVConstant>(RHS);
466   if (RC) {
467     const APInt &RA = RC->getValue()->getValue();
468     // Handle x /s -1 as x * -1, to give ScalarEvolution a chance to do
469     // some folding.
470     if (RA.isAllOnesValue())
471       return SE.getMulExpr(LHS, RC);
472     // Handle x /s 1 as x.
473     if (RA == 1)
474       return LHS;
475   }
476
477   // Check for a division of a constant by a constant.
478   if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(LHS)) {
479     if (!RC)
480       return 0;
481     const APInt &LA = C->getValue()->getValue();
482     const APInt &RA = RC->getValue()->getValue();
483     if (LA.srem(RA) != 0)
484       return 0;
485     return SE.getConstant(LA.sdiv(RA));
486   }
487
488   // Distribute the sdiv over addrec operands, if the addrec doesn't overflow.
489   if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(LHS)) {
490     if (IgnoreSignificantBits || isAddRecSExtable(AR, SE)) {
491       const SCEV *Step = getExactSDiv(AR->getStepRecurrence(SE), RHS, SE,
492                                       IgnoreSignificantBits);
493       if (!Step) return 0;
494       const SCEV *Start = getExactSDiv(AR->getStart(), RHS, SE,
495                                        IgnoreSignificantBits);
496       if (!Start) return 0;
497       // FlagNW is independent of the start value, step direction, and is
498       // preserved with smaller magnitude steps.
499       // FIXME: AR->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNW)
500       return SE.getAddRecExpr(Start, Step, AR->getLoop(), SCEV::FlagAnyWrap);
501     }
502     return 0;
503   }
504
505   // Distribute the sdiv over add operands, if the add doesn't overflow.
506   if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(LHS)) {
507     if (IgnoreSignificantBits || isAddSExtable(Add, SE)) {
508       SmallVector<const SCEV *, 8> Ops;
509       for (SCEVAddExpr::op_iterator I = Add->op_begin(), E = Add->op_end();
510            I != E; ++I) {
511         const SCEV *Op = getExactSDiv(*I, RHS, SE,
512                                       IgnoreSignificantBits);
513         if (!Op) return 0;
514         Ops.push_back(Op);
515       }
516       return SE.getAddExpr(Ops);
517     }
518     return 0;
519   }
520
521   // Check for a multiply operand that we can pull RHS out of.
522   if (const SCEVMulExpr *Mul = dyn_cast<SCEVMulExpr>(LHS)) {
523     if (IgnoreSignificantBits || isMulSExtable(Mul, SE)) {
524       SmallVector<const SCEV *, 4> Ops;
525       bool Found = false;
526       for (SCEVMulExpr::op_iterator I = Mul->op_begin(), E = Mul->op_end();
527            I != E; ++I) {
528         const SCEV *S = *I;
529         if (!Found)
530           if (const SCEV *Q = getExactSDiv(S, RHS, SE,
531                                            IgnoreSignificantBits)) {
532             S = Q;
533             Found = true;
534           }
535         Ops.push_back(S);
536       }
537       return Found ? SE.getMulExpr(Ops) : 0;
538     }
539     return 0;
540   }
541
542   // Otherwise we don't know.
543   return 0;
544 }
545
546 /// ExtractImmediate - If S involves the addition of a constant integer value,
547 /// return that integer value, and mutate S to point to a new SCEV with that
548 /// value excluded.
549 static int64_t ExtractImmediate(const SCEV *&S, ScalarEvolution &SE) {
550   if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(S)) {
551     if (C->getValue()->getValue().getMinSignedBits() <= 64) {
552       S = SE.getConstant(C->getType(), 0);
553       return C->getValue()->getSExtValue();
554     }
555   } else if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(S)) {
556     SmallVector<const SCEV *, 8> NewOps(Add->op_begin(), Add->op_end());
557     int64_t Result = ExtractImmediate(NewOps.front(), SE);
558     if (Result != 0)
559       S = SE.getAddExpr(NewOps);
560     return Result;
561   } else if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
562     SmallVector<const SCEV *, 8> NewOps(AR->op_begin(), AR->op_end());
563     int64_t Result = ExtractImmediate(NewOps.front(), SE);
564     if (Result != 0)
565       S = SE.getAddRecExpr(NewOps, AR->getLoop(),
566                            // FIXME: AR->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNW)
567                            SCEV::FlagAnyWrap);
568     return Result;
569   }
570   return 0;
571 }
572
573 /// ExtractSymbol - If S involves the addition of a GlobalValue address,
574 /// return that symbol, and mutate S to point to a new SCEV with that
575 /// value excluded.
576 static GlobalValue *ExtractSymbol(const SCEV *&S, ScalarEvolution &SE) {
577   if (const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(S)) {
578     if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(U->getValue())) {
579       S = SE.getConstant(GV->getType(), 0);
580       return GV;
581     }
582   } else if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(S)) {
583     SmallVector<const SCEV *, 8> NewOps(Add->op_begin(), Add->op_end());
584     GlobalValue *Result = ExtractSymbol(NewOps.back(), SE);
585     if (Result)
586       S = SE.getAddExpr(NewOps);
587     return Result;
588   } else if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
589     SmallVector<const SCEV *, 8> NewOps(AR->op_begin(), AR->op_end());
590     GlobalValue *Result = ExtractSymbol(NewOps.front(), SE);
591     if (Result)
592       S = SE.getAddRecExpr(NewOps, AR->getLoop(),
593                            // FIXME: AR->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNW)
594                            SCEV::FlagAnyWrap);
595     return Result;
596   }
597   return 0;
598 }
599
600 /// isAddressUse - Returns true if the specified instruction is using the
601 /// specified value as an address.
602 static bool isAddressUse(Instruction *Inst, Value *OperandVal) {
603   bool isAddress = isa<LoadInst>(Inst);
604   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
605     if (SI->getOperand(1) == OperandVal)
606       isAddress = true;
607   } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst)) {
608     // Addressing modes can also be folded into prefetches and a variety
609     // of intrinsics.
610     switch (II->getIntrinsicID()) {
611       default: break;
612       case Intrinsic::prefetch:
613       case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
614       case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
615       case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
616       case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
617         if (II->getArgOperand(0) == OperandVal)
618           isAddress = true;
619         break;
620     }
621   }
622   return isAddress;
623 }
624
625 /// getAccessType - Return the type of the memory being accessed.
626 static Type *getAccessType(const Instruction *Inst) {
627   Type *AccessTy = Inst->getType();
628   if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst))
629     AccessTy = SI->getOperand(0)->getType();
630   else if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst)) {
631     // Addressing modes can also be folded into prefetches and a variety
632     // of intrinsics.
633     switch (II->getIntrinsicID()) {
634     default: break;
635     case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
636     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
637     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
638     case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
639       AccessTy = II->getArgOperand(0)->getType();
640       break;
641     }
642   }
643
644   // All pointers have the same requirements, so canonicalize them to an
645   // arbitrary pointer type to minimize variation.
646   if (PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(AccessTy))
647     AccessTy = PointerType::get(IntegerType::get(PTy->getContext(), 1),
648                                 PTy->getAddressSpace());
649
650   return AccessTy;
651 }
652
653 /// isExistingPhi - Return true if this AddRec is already a phi in its loop.
654 static bool isExistingPhi(const SCEVAddRecExpr *AR, ScalarEvolution &SE) {
655   for (BasicBlock::iterator I = AR->getLoop()->getHeader()->begin();
656        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
657     if (SE.isSCEVable(PN->getType()) &&
658         (SE.getEffectiveSCEVType(PN->getType()) ==
659          SE.getEffectiveSCEVType(AR->getType())) &&
660         SE.getSCEV(PN) == AR)
661       return true;
662   }
663   return false;
664 }
665
666 /// Check if expanding this expression is likely to incur significant cost. This
667 /// is tricky because SCEV doesn't track which expressions are actually computed
668 /// by the current IR.
669 ///
670 /// We currently allow expansion of IV increments that involve adds,
671 /// multiplication by constants, and AddRecs from existing phis.
672 ///
673 /// TODO: Allow UDivExpr if we can find an existing IV increment that is an
674 /// obvious multiple of the UDivExpr.
675 static bool isHighCostExpansion(const SCEV *S,
676                                 SmallPtrSet<const SCEV*, 8> &Processed,
677                                 ScalarEvolution &SE) {
678   // Zero/One operand expressions
679   switch (S->getSCEVType()) {
680   case scUnknown:
681   case scConstant:
682     return false;
683   case scTruncate:
684     return isHighCostExpansion(cast<SCEVTruncateExpr>(S)->getOperand(),
685                                Processed, SE);
686   case scZeroExtend:
687     return isHighCostExpansion(cast<SCEVZeroExtendExpr>(S)->getOperand(),
688                                Processed, SE);
689   case scSignExtend:
690     return isHighCostExpansion(cast<SCEVSignExtendExpr>(S)->getOperand(),
691                                Processed, SE);
692   }
693
694   if (!Processed.insert(S))
695     return false;
696
697   if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(S)) {
698     for (SCEVAddExpr::op_iterator I = Add->op_begin(), E = Add->op_end();
699          I != E; ++I) {
700       if (isHighCostExpansion(*I, Processed, SE))
701         return true;
702     }
703     return false;
704   }
705
706   if (const SCEVMulExpr *Mul = dyn_cast<SCEVMulExpr>(S)) {
707     if (Mul->getNumOperands() == 2) {
708       // Multiplication by a constant is ok
709       if (isa<SCEVConstant>(Mul->getOperand(0)))
710         return isHighCostExpansion(Mul->getOperand(1), Processed, SE);
711
712       // If we have the value of one operand, check if an existing
713       // multiplication already generates this expression.
714       if (const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(Mul->getOperand(1))) {
715         Value *UVal = U->getValue();
716         for (Value::use_iterator UI = UVal->use_begin(), UE = UVal->use_end();
717              UI != UE; ++UI) {
718           // If U is a constant, it may be used by a ConstantExpr.
719           Instruction *User = dyn_cast<Instruction>(*UI);
720           if (User && User->getOpcode() == Instruction::Mul
721               && SE.isSCEVable(User->getType())) {
722             return SE.getSCEV(User) == Mul;
723           }
724         }
725       }
726     }
727   }
728
729   if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
730     if (isExistingPhi(AR, SE))
731       return false;
732   }
733
734   // Fow now, consider any other type of expression (div/mul/min/max) high cost.
735   return true;
736 }
737
738 /// DeleteTriviallyDeadInstructions - If any of the instructions is the
739 /// specified set are trivially dead, delete them and see if this makes any of
740 /// their operands subsequently dead.
741 static bool
742 DeleteTriviallyDeadInstructions(SmallVectorImpl<WeakVH> &DeadInsts) {
743   bool Changed = false;
744
745   while (!DeadInsts.empty()) {
746     Value *V = DeadInsts.pop_back_val();
747     Instruction *I = dyn_cast_or_null<Instruction>(V);
748
749     if (I == 0 || !isInstructionTriviallyDead(I))
750       continue;
751
752     for (User::op_iterator OI = I->op_begin(), E = I->op_end(); OI != E; ++OI)
753       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(*OI)) {
754         *OI = 0;
755         if (U->use_empty())
756           DeadInsts.push_back(U);
757       }
758
759     I->eraseFromParent();
760     Changed = true;
761   }
762
763   return Changed;
764 }
765
766 namespace {
767
768 /// Cost - This class is used to measure and compare candidate formulae.
769 class Cost {
770   /// TODO: Some of these could be merged. Also, a lexical ordering
771   /// isn't always optimal.
772   unsigned NumRegs;
773   unsigned AddRecCost;
774   unsigned NumIVMuls;
775   unsigned NumBaseAdds;
776   unsigned ImmCost;
777   unsigned SetupCost;
778
779 public:
780   Cost()
781     : NumRegs(0), AddRecCost(0), NumIVMuls(0), NumBaseAdds(0), ImmCost(0),
782       SetupCost(0) {}
783
784   bool operator<(const Cost &Other) const;
785
786   void Loose();
787
788 #ifndef NDEBUG
789   // Once any of the metrics loses, they must all remain losers.
790   bool isValid() {
791     return ((NumRegs | AddRecCost | NumIVMuls | NumBaseAdds
792              | ImmCost | SetupCost) != ~0u)
793       || ((NumRegs & AddRecCost & NumIVMuls & NumBaseAdds
794            & ImmCost & SetupCost) == ~0u);
795   }
796 #endif
797
798   bool isLoser() {
799     assert(isValid() && "invalid cost");
800     return NumRegs == ~0u;
801   }
802
803   void RateFormula(const Formula &F,
804                    SmallPtrSet<const SCEV *, 16> &Regs,
805                    const DenseSet<const SCEV *> &VisitedRegs,
806                    const Loop *L,
807                    const SmallVectorImpl<int64_t> &Offsets,
808                    ScalarEvolution &SE, DominatorTree &DT,
809                    SmallPtrSet<const SCEV *, 16> *LoserRegs = 0);
810
811   void print(raw_ostream &OS) const;
812   void dump() const;
813
814 private:
815   void RateRegister(const SCEV *Reg,
816                     SmallPtrSet<const SCEV *, 16> &Regs,
817                     const Loop *L,
818                     ScalarEvolution &SE, DominatorTree &DT);
819   void RatePrimaryRegister(const SCEV *Reg,
820                            SmallPtrSet<const SCEV *, 16> &Regs,
821                            const Loop *L,
822                            ScalarEvolution &SE, DominatorTree &DT,
823                            SmallPtrSet<const SCEV *, 16> *LoserRegs);
824 };
825
826 }
827
828 /// RateRegister - Tally up interesting quantities from the given register.
829 void Cost::RateRegister(const SCEV *Reg,
830                         SmallPtrSet<const SCEV *, 16> &Regs,
831                         const Loop *L,
832                         ScalarEvolution &SE, DominatorTree &DT) {
833   if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Reg)) {
834     // If this is an addrec for another loop, don't second-guess its addrec phi
835     // nodes. LSR isn't currently smart enough to reason about more than one
836     // loop at a time. LSR has already run on inner loops, will not run on outer
837     // loops, and cannot be expected to change sibling loops.
838     if (AR->getLoop() != L) {
839       // If the AddRec exists, consider it's register free and leave it alone.
840       if (isExistingPhi(AR, SE))
841         return;
842
843       // Otherwise, do not consider this formula at all.
844       Loose();
845       return;
846     }
847     AddRecCost += 1; /// TODO: This should be a function of the stride.
848
849     // Add the step value register, if it needs one.
850     // TODO: The non-affine case isn't precisely modeled here.
851     if (!AR->isAffine() || !isa<SCEVConstant>(AR->getOperand(1))) {
852       if (!Regs.count(AR->getOperand(1))) {
853         RateRegister(AR->getOperand(1), Regs, L, SE, DT);
854         if (isLoser())
855           return;
856       }
857     }
858   }
859   ++NumRegs;
860
861   // Rough heuristic; favor registers which don't require extra setup
862   // instructions in the preheader.
863   if (!isa<SCEVUnknown>(Reg) &&
864       !isa<SCEVConstant>(Reg) &&
865       !(isa<SCEVAddRecExpr>(Reg) &&
866         (isa<SCEVUnknown>(cast<SCEVAddRecExpr>(Reg)->getStart()) ||
867          isa<SCEVConstant>(cast<SCEVAddRecExpr>(Reg)->getStart()))))
868     ++SetupCost;
869
870     NumIVMuls += isa<SCEVMulExpr>(Reg) &&
871                  SE.hasComputableLoopEvolution(Reg, L);
872 }
873
874 /// RatePrimaryRegister - Record this register in the set. If we haven't seen it
875 /// before, rate it. Optional LoserRegs provides a way to declare any formula
876 /// that refers to one of those regs an instant loser.
877 void Cost::RatePrimaryRegister(const SCEV *Reg,
878                                SmallPtrSet<const SCEV *, 16> &Regs,
879                                const Loop *L,
880                                ScalarEvolution &SE, DominatorTree &DT,
881                                SmallPtrSet<const SCEV *, 16> *LoserRegs) {
882   if (LoserRegs && LoserRegs->count(Reg)) {
883     Loose();
884     return;
885   }
886   if (Regs.insert(Reg)) {
887     RateRegister(Reg, Regs, L, SE, DT);
888     if (isLoser())
889       LoserRegs->insert(Reg);
890   }
891 }
892
893 void Cost::RateFormula(const Formula &F,
894                        SmallPtrSet<const SCEV *, 16> &Regs,
895                        const DenseSet<const SCEV *> &VisitedRegs,
896                        const Loop *L,
897                        const SmallVectorImpl<int64_t> &Offsets,
898                        ScalarEvolution &SE, DominatorTree &DT,
899                        SmallPtrSet<const SCEV *, 16> *LoserRegs) {
900   // Tally up the registers.
901   if (const SCEV *ScaledReg = F.ScaledReg) {
902     if (VisitedRegs.count(ScaledReg)) {
903       Loose();
904       return;
905     }
906     RatePrimaryRegister(ScaledReg, Regs, L, SE, DT, LoserRegs);
907     if (isLoser())
908       return;
909   }
910   for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator I = F.BaseRegs.begin(),
911        E = F.BaseRegs.end(); I != E; ++I) {
912     const SCEV *BaseReg = *I;
913     if (VisitedRegs.count(BaseReg)) {
914       Loose();
915       return;
916     }
917     RatePrimaryRegister(BaseReg, Regs, L, SE, DT, LoserRegs);
918     if (isLoser())
919       return;
920   }
921
922   // Determine how many (unfolded) adds we'll need inside the loop.
923   size_t NumBaseParts = F.BaseRegs.size() + (F.UnfoldedOffset != 0);
924   if (NumBaseParts > 1)
925     NumBaseAdds += NumBaseParts - 1;
926
927   // Tally up the non-zero immediates.
928   for (SmallVectorImpl<int64_t>::const_iterator I = Offsets.begin(),
929        E = Offsets.end(); I != E; ++I) {
930     int64_t Offset = (uint64_t)*I + F.AM.BaseOffs;
931     if (F.AM.BaseGV)
932       ImmCost += 64; // Handle symbolic values conservatively.
933                      // TODO: This should probably be the pointer size.
934     else if (Offset != 0)
935       ImmCost += APInt(64, Offset, true).getMinSignedBits();
936   }
937   assert(isValid() && "invalid cost");
938 }
939
940 /// Loose - Set this cost to a losing value.
941 void Cost::Loose() {
942   NumRegs = ~0u;
943   AddRecCost = ~0u;
944   NumIVMuls = ~0u;
945   NumBaseAdds = ~0u;
946   ImmCost = ~0u;
947   SetupCost = ~0u;
948 }
949
950 /// operator< - Choose the lower cost.
951 bool Cost::operator<(const Cost &Other) const {
952   if (NumRegs != Other.NumRegs)
953     return NumRegs < Other.NumRegs;
954   if (AddRecCost != Other.AddRecCost)
955     return AddRecCost < Other.AddRecCost;
956   if (NumIVMuls != Other.NumIVMuls)
957     return NumIVMuls < Other.NumIVMuls;
958   if (NumBaseAdds != Other.NumBaseAdds)
959     return NumBaseAdds < Other.NumBaseAdds;
960   if (ImmCost != Other.ImmCost)
961     return ImmCost < Other.ImmCost;
962   if (SetupCost != Other.SetupCost)
963     return SetupCost < Other.SetupCost;
964   return false;
965 }
966
967 void Cost::print(raw_ostream &OS) const {
968   OS << NumRegs << " reg" << (NumRegs == 1 ? "" : "s");
969   if (AddRecCost != 0)
970     OS << ", with addrec cost " << AddRecCost;
971   if (NumIVMuls != 0)
972     OS << ", plus " << NumIVMuls << " IV mul" << (NumIVMuls == 1 ? "" : "s");
973   if (NumBaseAdds != 0)
974     OS << ", plus " << NumBaseAdds << " base add"
975        << (NumBaseAdds == 1 ? "" : "s");
976   if (ImmCost != 0)
977     OS << ", plus " << ImmCost << " imm cost";
978   if (SetupCost != 0)
979     OS << ", plus " << SetupCost << " setup cost";
980 }
981
982 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
983 void Cost::dump() const {
984   print(errs()); errs() << '\n';
985 }
986 #endif
987
988 namespace {
989
990 /// LSRFixup - An operand value in an instruction which is to be replaced
991 /// with some equivalent, possibly strength-reduced, replacement.
992 struct LSRFixup {
993   /// UserInst - The instruction which will be updated.
994   Instruction *UserInst;
995
996   /// OperandValToReplace - The operand of the instruction which will
997   /// be replaced. The operand may be used more than once; every instance
998   /// will be replaced.
999   Value *OperandValToReplace;
1000
1001   /// PostIncLoops - If this user is to use the post-incremented value of an
1002   /// induction variable, this variable is non-null and holds the loop
1003   /// associated with the induction variable.
1004   PostIncLoopSet PostIncLoops;
1005
1006   /// LUIdx - The index of the LSRUse describing the expression which
1007   /// this fixup needs, minus an offset (below).
1008   size_t LUIdx;
1009
1010   /// Offset - A constant offset to be added to the LSRUse expression.
1011   /// This allows multiple fixups to share the same LSRUse with different
1012   /// offsets, for example in an unrolled loop.
1013   int64_t Offset;
1014
1015   bool isUseFullyOutsideLoop(const Loop *L) const;
1016
1017   LSRFixup();
1018
1019   void print(raw_ostream &OS) const;
1020   void dump() const;
1021 };
1022
1023 }
1024
1025 LSRFixup::LSRFixup()
1026   : UserInst(0), OperandValToReplace(0), LUIdx(~size_t(0)), Offset(0) {}
1027
1028 /// isUseFullyOutsideLoop - Test whether this fixup always uses its
1029 /// value outside of the given loop.
1030 bool LSRFixup::isUseFullyOutsideLoop(const Loop *L) const {
1031   // PHI nodes use their value in their incoming blocks.
1032   if (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(UserInst)) {
1033     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
1034       if (PN->getIncomingValue(i) == OperandValToReplace &&
1035           L->contains(PN->getIncomingBlock(i)))
1036         return false;
1037     return true;
1038   }
1039
1040   return !L->contains(UserInst);
1041 }
1042
1043 void LSRFixup::print(raw_ostream &OS) const {
1044   OS << "UserInst=";
1045   // Store is common and interesting enough to be worth special-casing.
1046   if (StoreInst *Store = dyn_cast<StoreInst>(UserInst)) {
1047     OS << "store ";
1048     WriteAsOperand(OS, Store->getOperand(0), /*PrintType=*/false);
1049   } else if (UserInst->getType()->isVoidTy())
1050     OS << UserInst->getOpcodeName();
1051   else
1052     WriteAsOperand(OS, UserInst, /*PrintType=*/false);
1053
1054   OS << ", OperandValToReplace=";
1055   WriteAsOperand(OS, OperandValToReplace, /*PrintType=*/false);
1056
1057   for (PostIncLoopSet::const_iterator I = PostIncLoops.begin(),
1058        E = PostIncLoops.end(); I != E; ++I) {
1059     OS << ", PostIncLoop=";
1060     WriteAsOperand(OS, (*I)->getHeader(), /*PrintType=*/false);
1061   }
1062
1063   if (LUIdx != ~size_t(0))
1064     OS << ", LUIdx=" << LUIdx;
1065
1066   if (Offset != 0)
1067     OS << ", Offset=" << Offset;
1068 }
1069
1070 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
1071 void LSRFixup::dump() const {
1072   print(errs()); errs() << '\n';
1073 }
1074 #endif
1075
1076 namespace {
1077
1078 /// UniquifierDenseMapInfo - A DenseMapInfo implementation for holding
1079 /// DenseMaps and DenseSets of sorted SmallVectors of const SCEV*.
1080 struct UniquifierDenseMapInfo {
1081   static SmallVector<const SCEV *, 2> getEmptyKey() {
1082     SmallVector<const SCEV *, 2> V;
1083     V.push_back(reinterpret_cast<const SCEV *>(-1));
1084     return V;
1085   }
1086
1087   static SmallVector<const SCEV *, 2> getTombstoneKey() {
1088     SmallVector<const SCEV *, 2> V;
1089     V.push_back(reinterpret_cast<const SCEV *>(-2));
1090     return V;
1091   }
1092
1093   static unsigned getHashValue(const SmallVector<const SCEV *, 2> &V) {
1094     unsigned Result = 0;
1095     for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator I = V.begin(),
1096          E = V.end(); I != E; ++I)
1097       Result ^= DenseMapInfo<const SCEV *>::getHashValue(*I);
1098     return Result;
1099   }
1100
1101   static bool isEqual(const SmallVector<const SCEV *, 2> &LHS,
1102                       const SmallVector<const SCEV *, 2> &RHS) {
1103     return LHS == RHS;
1104   }
1105 };
1106
1107 /// LSRUse - This class holds the state that LSR keeps for each use in
1108 /// IVUsers, as well as uses invented by LSR itself. It includes information
1109 /// about what kinds of things can be folded into the user, information about
1110 /// the user itself, and information about how the use may be satisfied.
1111 /// TODO: Represent multiple users of the same expression in common?
1112 class LSRUse {
1113   DenseSet<SmallVector<const SCEV *, 2>, UniquifierDenseMapInfo> Uniquifier;
1114
1115 public:
1116   /// KindType - An enum for a kind of use, indicating what types of
1117   /// scaled and immediate operands it might support.
1118   enum KindType {
1119     Basic,   ///< A normal use, with no folding.
1120     Special, ///< A special case of basic, allowing -1 scales.
1121     Address, ///< An address use; folding according to TargetLowering
1122     ICmpZero ///< An equality icmp with both operands folded into one.
1123     // TODO: Add a generic icmp too?
1124   };
1125
1126   KindType Kind;
1127   Type *AccessTy;
1128
1129   SmallVector<int64_t, 8> Offsets;
1130   int64_t MinOffset;
1131   int64_t MaxOffset;
1132
1133   /// AllFixupsOutsideLoop - This records whether all of the fixups using this
1134   /// LSRUse are outside of the loop, in which case some special-case heuristics
1135   /// may be used.
1136   bool AllFixupsOutsideLoop;
1137
1138   /// WidestFixupType - This records the widest use type for any fixup using
1139   /// this LSRUse. FindUseWithSimilarFormula can't consider uses with different
1140   /// max fixup widths to be equivalent, because the narrower one may be relying
1141   /// on the implicit truncation to truncate away bogus bits.
1142   Type *WidestFixupType;
1143
1144   /// Formulae - A list of ways to build a value that can satisfy this user.
1145   /// After the list is populated, one of these is selected heuristically and
1146   /// used to formulate a replacement for OperandValToReplace in UserInst.
1147   SmallVector<Formula, 12> Formulae;
1148
1149   /// Regs - The set of register candidates used by all formulae in this LSRUse.
1150   SmallPtrSet<const SCEV *, 4> Regs;
1151
1152   LSRUse(KindType K, Type *T) : Kind(K), AccessTy(T),
1153                                       MinOffset(INT64_MAX),
1154                                       MaxOffset(INT64_MIN),
1155                                       AllFixupsOutsideLoop(true),
1156                                       WidestFixupType(0) {}
1157
1158   bool HasFormulaWithSameRegs(const Formula &F) const;
1159   bool InsertFormula(const Formula &F);
1160   void DeleteFormula(Formula &F);
1161   void RecomputeRegs(size_t LUIdx, RegUseTracker &Reguses);
1162
1163   void print(raw_ostream &OS) const;
1164   void dump() const;
1165 };
1166
1167 }
1168
1169 /// HasFormula - Test whether this use as a formula which has the same
1170 /// registers as the given formula.
1171 bool LSRUse::HasFormulaWithSameRegs(const Formula &F) const {
1172   SmallVector<const SCEV *, 2> Key = F.BaseRegs;
1173   if (F.ScaledReg) Key.push_back(F.ScaledReg);
1174   // Unstable sort by host order ok, because this is only used for uniquifying.
1175   std::sort(Key.begin(), Key.end());
1176   return Uniquifier.count(Key);
1177 }
1178
1179 /// InsertFormula - If the given formula has not yet been inserted, add it to
1180 /// the list, and return true. Return false otherwise.
1181 bool LSRUse::InsertFormula(const Formula &F) {
1182   SmallVector<const SCEV *, 2> Key = F.BaseRegs;
1183   if (F.ScaledReg) Key.push_back(F.ScaledReg);
1184   // Unstable sort by host order ok, because this is only used for uniquifying.
1185   std::sort(Key.begin(), Key.end());
1186
1187   if (!Uniquifier.insert(Key).second)
1188     return false;
1189
1190   // Using a register to hold the value of 0 is not profitable.
1191   assert((!F.ScaledReg || !F.ScaledReg->isZero()) &&
1192          "Zero allocated in a scaled register!");
1193 #ifndef NDEBUG
1194   for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator I =
1195        F.BaseRegs.begin(), E = F.BaseRegs.end(); I != E; ++I)
1196     assert(!(*I)->isZero() && "Zero allocated in a base register!");
1197 #endif
1198
1199   // Add the formula to the list.
1200   Formulae.push_back(F);
1201
1202   // Record registers now being used by this use.
1203   Regs.insert(F.BaseRegs.begin(), F.BaseRegs.end());
1204
1205   return true;
1206 }
1207
1208 /// DeleteFormula - Remove the given formula from this use's list.
1209 void LSRUse::DeleteFormula(Formula &F) {
1210   if (&F != &Formulae.back())
1211     std::swap(F, Formulae.back());
1212   Formulae.pop_back();
1213 }
1214
1215 /// RecomputeRegs - Recompute the Regs field, and update RegUses.
1216 void LSRUse::RecomputeRegs(size_t LUIdx, RegUseTracker &RegUses) {
1217   // Now that we've filtered out some formulae, recompute the Regs set.
1218   SmallPtrSet<const SCEV *, 4> OldRegs = Regs;
1219   Regs.clear();
1220   for (SmallVectorImpl<Formula>::const_iterator I = Formulae.begin(),
1221        E = Formulae.end(); I != E; ++I) {
1222     const Formula &F = *I;
1223     if (F.ScaledReg) Regs.insert(F.ScaledReg);
1224     Regs.insert(F.BaseRegs.begin(), F.BaseRegs.end());
1225   }
1226
1227   // Update the RegTracker.
1228   for (SmallPtrSet<const SCEV *, 4>::iterator I = OldRegs.begin(),
1229        E = OldRegs.end(); I != E; ++I)
1230     if (!Regs.count(*I))
1231       RegUses.DropRegister(*I, LUIdx);
1232 }
1233
1234 void LSRUse::print(raw_ostream &OS) const {
1235   OS << "LSR Use: Kind=";
1236   switch (Kind) {
1237   case Basic:    OS << "Basic"; break;
1238   case Special:  OS << "Special"; break;
1239   case ICmpZero: OS << "ICmpZero"; break;
1240   case Address:
1241     OS << "Address of ";
1242     if (AccessTy->isPointerTy())
1243       OS << "pointer"; // the full pointer type could be really verbose
1244     else
1245       OS << *AccessTy;
1246   }
1247
1248   OS << ", Offsets={";
1249   for (SmallVectorImpl<int64_t>::const_iterator I = Offsets.begin(),
1250        E = Offsets.end(); I != E; ++I) {
1251     OS << *I;
1252     if (llvm::next(I) != E)
1253       OS << ',';
1254   }
1255   OS << '}';
1256
1257   if (AllFixupsOutsideLoop)
1258     OS << ", all-fixups-outside-loop";
1259
1260   if (WidestFixupType)
1261     OS << ", widest fixup type: " << *WidestFixupType;
1262 }
1263
1264 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
1265 void LSRUse::dump() const {
1266   print(errs()); errs() << '\n';
1267 }
1268 #endif
1269
1270 /// isLegalUse - Test whether the use described by AM is "legal", meaning it can
1271 /// be completely folded into the user instruction at isel time. This includes
1272 /// address-mode folding and special icmp tricks.
1273 static bool isLegalUse(const AddrMode &AM,
1274                        LSRUse::KindType Kind, Type *AccessTy,
1275                        const TargetLowering *TLI) {
1276   switch (Kind) {
1277   case LSRUse::Address:
1278     // If we have low-level target information, ask the target if it can
1279     // completely fold this address.
1280     if (TLI) return TLI->isLegalAddressingMode(AM, AccessTy);
1281
1282     // Otherwise, just guess that reg+reg addressing is legal.
1283     return !AM.BaseGV && AM.BaseOffs == 0 && AM.Scale <= 1;
1284
1285   case LSRUse::ICmpZero:
1286     // There's not even a target hook for querying whether it would be legal to
1287     // fold a GV into an ICmp.
1288     if (AM.BaseGV)
1289       return false;
1290
1291     // ICmp only has two operands; don't allow more than two non-trivial parts.
1292     if (AM.Scale != 0 && AM.HasBaseReg && AM.BaseOffs != 0)
1293       return false;
1294
1295     // ICmp only supports no scale or a -1 scale, as we can "fold" a -1 scale by
1296     // putting the scaled register in the other operand of the icmp.
1297     if (AM.Scale != 0 && AM.Scale != -1)
1298       return false;
1299
1300     // If we have low-level target information, ask the target if it can fold an
1301     // integer immediate on an icmp.
1302     if (AM.BaseOffs != 0) {
1303       if (!TLI)
1304         return false;
1305       // We have one of:
1306       // ICmpZero     BaseReg + Offset => ICmp BaseReg, -Offset
1307       // ICmpZero -1*ScaleReg + Offset => ICmp ScaleReg, Offset
1308       // Offs is the ICmp immediate.
1309       int64_t Offs = AM.BaseOffs;
1310       if (AM.Scale == 0)
1311         Offs = -(uint64_t)Offs; // The cast does the right thing with INT64_MIN.
1312       return TLI->isLegalICmpImmediate(Offs);
1313     }
1314
1315     // ICmpZero BaseReg + -1*ScaleReg => ICmp BaseReg, ScaleReg
1316     return true;
1317
1318   case LSRUse::Basic:
1319     // Only handle single-register values.
1320     return !AM.BaseGV && AM.Scale == 0 && AM.BaseOffs == 0;
1321
1322   case LSRUse::Special:
1323     // Special case Basic to handle -1 scales.
1324     return !AM.BaseGV && (AM.Scale == 0 || AM.Scale == -1) && AM.BaseOffs == 0;
1325   }
1326
1327   llvm_unreachable("Invalid LSRUse Kind!");
1328 }
1329
1330 static bool isLegalUse(AddrMode AM,
1331                        int64_t MinOffset, int64_t MaxOffset,
1332                        LSRUse::KindType Kind, Type *AccessTy,
1333                        const TargetLowering *TLI) {
1334   // Check for overflow.
1335   if (((int64_t)((uint64_t)AM.BaseOffs + MinOffset) > AM.BaseOffs) !=
1336       (MinOffset > 0))
1337     return false;
1338   AM.BaseOffs = (uint64_t)AM.BaseOffs + MinOffset;
1339   if (isLegalUse(AM, Kind, AccessTy, TLI)) {
1340     AM.BaseOffs = (uint64_t)AM.BaseOffs - MinOffset;
1341     // Check for overflow.
1342     if (((int64_t)((uint64_t)AM.BaseOffs + MaxOffset) > AM.BaseOffs) !=
1343         (MaxOffset > 0))
1344       return false;
1345     AM.BaseOffs = (uint64_t)AM.BaseOffs + MaxOffset;
1346     return isLegalUse(AM, Kind, AccessTy, TLI);
1347   }
1348   return false;
1349 }
1350
1351 static bool isAlwaysFoldable(int64_t BaseOffs,
1352                              GlobalValue *BaseGV,
1353                              bool HasBaseReg,
1354                              LSRUse::KindType Kind, Type *AccessTy,
1355                              const TargetLowering *TLI) {
1356   // Fast-path: zero is always foldable.
1357   if (BaseOffs == 0 && !BaseGV) return true;
1358
1359   // Conservatively, create an address with an immediate and a
1360   // base and a scale.
1361   AddrMode AM;
1362   AM.BaseOffs = BaseOffs;
1363   AM.BaseGV = BaseGV;
1364   AM.HasBaseReg = HasBaseReg;
1365   AM.Scale = Kind == LSRUse::ICmpZero ? -1 : 1;
1366
1367   // Canonicalize a scale of 1 to a base register if the formula doesn't
1368   // already have a base register.
1369   if (!AM.HasBaseReg && AM.Scale == 1) {
1370     AM.Scale = 0;
1371     AM.HasBaseReg = true;
1372   }
1373
1374   return isLegalUse(AM, Kind, AccessTy, TLI);
1375 }
1376
1377 static bool isAlwaysFoldable(const SCEV *S,
1378                              int64_t MinOffset, int64_t MaxOffset,
1379                              bool HasBaseReg,
1380                              LSRUse::KindType Kind, Type *AccessTy,
1381                              const TargetLowering *TLI,
1382                              ScalarEvolution &SE) {
1383   // Fast-path: zero is always foldable.
1384   if (S->isZero()) return true;
1385
1386   // Conservatively, create an address with an immediate and a
1387   // base and a scale.
1388   int64_t BaseOffs = ExtractImmediate(S, SE);
1389   GlobalValue *BaseGV = ExtractSymbol(S, SE);
1390
1391   // If there's anything else involved, it's not foldable.
1392   if (!S->isZero()) return false;
1393
1394   // Fast-path: zero is always foldable.
1395   if (BaseOffs == 0 && !BaseGV) return true;
1396
1397   // Conservatively, create an address with an immediate and a
1398   // base and a scale.
1399   AddrMode AM;
1400   AM.BaseOffs = BaseOffs;
1401   AM.BaseGV = BaseGV;
1402   AM.HasBaseReg = HasBaseReg;
1403   AM.Scale = Kind == LSRUse::ICmpZero ? -1 : 1;
1404
1405   return isLegalUse(AM, MinOffset, MaxOffset, Kind, AccessTy, TLI);
1406 }
1407
1408 namespace {
1409
1410 /// UseMapDenseMapInfo - A DenseMapInfo implementation for holding
1411 /// DenseMaps and DenseSets of pairs of const SCEV* and LSRUse::Kind.
1412 struct UseMapDenseMapInfo {
1413   static std::pair<const SCEV *, LSRUse::KindType> getEmptyKey() {
1414     return std::make_pair(reinterpret_cast<const SCEV *>(-1), LSRUse::Basic);
1415   }
1416
1417   static std::pair<const SCEV *, LSRUse::KindType> getTombstoneKey() {
1418     return std::make_pair(reinterpret_cast<const SCEV *>(-2), LSRUse::Basic);
1419   }
1420
1421   static unsigned
1422   getHashValue(const std::pair<const SCEV *, LSRUse::KindType> &V) {
1423     unsigned Result = DenseMapInfo<const SCEV *>::getHashValue(V.first);
1424     Result ^= DenseMapInfo<unsigned>::getHashValue(unsigned(V.second));
1425     return Result;
1426   }
1427
1428   static bool isEqual(const std::pair<const SCEV *, LSRUse::KindType> &LHS,
1429                       const std::pair<const SCEV *, LSRUse::KindType> &RHS) {
1430     return LHS == RHS;
1431   }
1432 };
1433
1434 /// IVInc - An individual increment in a Chain of IV increments.
1435 /// Relate an IV user to an expression that computes the IV it uses from the IV
1436 /// used by the previous link in the Chain.
1437 ///
1438 /// For the head of a chain, IncExpr holds the absolute SCEV expression for the
1439 /// original IVOperand. The head of the chain's IVOperand is only valid during
1440 /// chain collection, before LSR replaces IV users. During chain generation,
1441 /// IncExpr can be used to find the new IVOperand that computes the same
1442 /// expression.
1443 struct IVInc {
1444   Instruction *UserInst;
1445   Value* IVOperand;
1446   const SCEV *IncExpr;
1447
1448   IVInc(Instruction *U, Value *O, const SCEV *E):
1449     UserInst(U), IVOperand(O), IncExpr(E) {}
1450 };
1451
1452 // IVChain - The list of IV increments in program order.
1453 // We typically add the head of a chain without finding subsequent links.
1454 struct IVChain {
1455   SmallVector<IVInc,1> Incs;
1456   const SCEV *ExprBase;
1457
1458   IVChain() : ExprBase(0) {}
1459
1460   IVChain(const IVInc &Head, const SCEV *Base)
1461     : Incs(1, Head), ExprBase(Base) {}
1462
1463   typedef SmallVectorImpl<IVInc>::const_iterator const_iterator;
1464
1465   // begin - return the first increment in the chain.
1466   const_iterator begin() const {
1467     assert(!Incs.empty());
1468     return llvm::next(Incs.begin());
1469   }
1470   const_iterator end() const {
1471     return Incs.end();
1472   }
1473
1474   // hasIncs - Returns true if this chain contains any increments.
1475   bool hasIncs() const { return Incs.size() >= 2; }
1476
1477   // add - Add an IVInc to the end of this chain.
1478   void add(const IVInc &X) { Incs.push_back(X); }
1479
1480   // tailUserInst - Returns the last UserInst in the chain.
1481   Instruction *tailUserInst() const { return Incs.back().UserInst; }
1482
1483   // isProfitableIncrement - Returns true if IncExpr can be profitably added to
1484   // this chain.
1485   bool isProfitableIncrement(const SCEV *OperExpr,
1486                              const SCEV *IncExpr,
1487                              ScalarEvolution&);
1488 };
1489
1490 /// ChainUsers - Helper for CollectChains to track multiple IV increment uses.
1491 /// Distinguish between FarUsers that definitely cross IV increments and
1492 /// NearUsers that may be used between IV increments.
1493 struct ChainUsers {
1494   SmallPtrSet<Instruction*, 4> FarUsers;
1495   SmallPtrSet<Instruction*, 4> NearUsers;
1496 };
1497
1498 /// LSRInstance - This class holds state for the main loop strength reduction
1499 /// logic.
1500 class LSRInstance {
1501   IVUsers &IU;
1502   ScalarEvolution &SE;
1503   DominatorTree &DT;
1504   LoopInfo &LI;
1505   const TargetLowering *const TLI;
1506   Loop *const L;
1507   bool Changed;
1508
1509   /// IVIncInsertPos - This is the insert position that the current loop's
1510   /// induction variable increment should be placed. In simple loops, this is
1511   /// the latch block's terminator. But in more complicated cases, this is a
1512   /// position which will dominate all the in-loop post-increment users.
1513   Instruction *IVIncInsertPos;
1514
1515   /// Factors - Interesting factors between use strides.
1516   SmallSetVector<int64_t, 8> Factors;
1517
1518   /// Types - Interesting use types, to facilitate truncation reuse.
1519   SmallSetVector<Type *, 4> Types;
1520
1521   /// Fixups - The list of operands which are to be replaced.
1522   SmallVector<LSRFixup, 16> Fixups;
1523
1524   /// Uses - The list of interesting uses.
1525   SmallVector<LSRUse, 16> Uses;
1526
1527   /// RegUses - Track which uses use which register candidates.
1528   RegUseTracker RegUses;
1529
1530   // Limit the number of chains to avoid quadratic behavior. We don't expect to
1531   // have more than a few IV increment chains in a loop. Missing a Chain falls
1532   // back to normal LSR behavior for those uses.
1533   static const unsigned MaxChains = 8;
1534
1535   /// IVChainVec - IV users can form a chain of IV increments.
1536   SmallVector<IVChain, MaxChains> IVChainVec;
1537
1538   /// IVIncSet - IV users that belong to profitable IVChains.
1539   SmallPtrSet<Use*, MaxChains> IVIncSet;
1540
1541   void OptimizeShadowIV();
1542   bool FindIVUserForCond(ICmpInst *Cond, IVStrideUse *&CondUse);
1543   ICmpInst *OptimizeMax(ICmpInst *Cond, IVStrideUse* &CondUse);
1544   void OptimizeLoopTermCond();
1545
1546   void ChainInstruction(Instruction *UserInst, Instruction *IVOper,
1547                         SmallVectorImpl<ChainUsers> &ChainUsersVec);
1548   void FinalizeChain(IVChain &Chain);
1549   void CollectChains();
1550   void GenerateIVChain(const IVChain &Chain, SCEVExpander &Rewriter,
1551                        SmallVectorImpl<WeakVH> &DeadInsts);
1552
1553   void CollectInterestingTypesAndFactors();
1554   void CollectFixupsAndInitialFormulae();
1555
1556   LSRFixup &getNewFixup() {
1557     Fixups.push_back(LSRFixup());
1558     return Fixups.back();
1559   }
1560
1561   // Support for sharing of LSRUses between LSRFixups.
1562   typedef DenseMap<std::pair<const SCEV *, LSRUse::KindType>,
1563                    size_t,
1564                    UseMapDenseMapInfo> UseMapTy;
1565   UseMapTy UseMap;
1566
1567   bool reconcileNewOffset(LSRUse &LU, int64_t NewOffset, bool HasBaseReg,
1568                           LSRUse::KindType Kind, Type *AccessTy);
1569
1570   std::pair<size_t, int64_t> getUse(const SCEV *&Expr,
1571                                     LSRUse::KindType Kind,
1572                                     Type *AccessTy);
1573
1574   void DeleteUse(LSRUse &LU, size_t LUIdx);
1575
1576   LSRUse *FindUseWithSimilarFormula(const Formula &F, const LSRUse &OrigLU);
1577
1578   void InsertInitialFormula(const SCEV *S, LSRUse &LU, size_t LUIdx);
1579   void InsertSupplementalFormula(const SCEV *S, LSRUse &LU, size_t LUIdx);
1580   void CountRegisters(const Formula &F, size_t LUIdx);
1581   bool InsertFormula(LSRUse &LU, unsigned LUIdx, const Formula &F);
1582
1583   void CollectLoopInvariantFixupsAndFormulae();
1584
1585   void GenerateReassociations(LSRUse &LU, unsigned LUIdx, Formula Base,
1586                               unsigned Depth = 0);
1587   void GenerateCombinations(LSRUse &LU, unsigned LUIdx, Formula Base);
1588   void GenerateSymbolicOffsets(LSRUse &LU, unsigned LUIdx, Formula Base);
1589   void GenerateConstantOffsets(LSRUse &LU, unsigned LUIdx, Formula Base);
1590   void GenerateICmpZeroScales(LSRUse &LU, unsigned LUIdx, Formula Base);
1591   void GenerateScales(LSRUse &LU, unsigned LUIdx, Formula Base);
1592   void GenerateTruncates(LSRUse &LU, unsigned LUIdx, Formula Base);
1593   void GenerateCrossUseConstantOffsets();
1594   void GenerateAllReuseFormulae();
1595
1596   void FilterOutUndesirableDedicatedRegisters();
1597
1598   size_t EstimateSearchSpaceComplexity() const;
1599   void NarrowSearchSpaceByDetectingSupersets();
1600   void NarrowSearchSpaceByCollapsingUnrolledCode();
1601   void NarrowSearchSpaceByRefilteringUndesirableDedicatedRegisters();
1602   void NarrowSearchSpaceByPickingWinnerRegs();
1603   void NarrowSearchSpaceUsingHeuristics();
1604
1605   void SolveRecurse(SmallVectorImpl<const Formula *> &Solution,
1606                     Cost &SolutionCost,
1607                     SmallVectorImpl<const Formula *> &Workspace,
1608                     const Cost &CurCost,
1609                     const SmallPtrSet<const SCEV *, 16> &CurRegs,
1610                     DenseSet<const SCEV *> &VisitedRegs) const;
1611   void Solve(SmallVectorImpl<const Formula *> &Solution) const;
1612
1613   BasicBlock::iterator
1614     HoistInsertPosition(BasicBlock::iterator IP,
1615                         const SmallVectorImpl<Instruction *> &Inputs) const;
1616   BasicBlock::iterator
1617     AdjustInsertPositionForExpand(BasicBlock::iterator IP,
1618                                   const LSRFixup &LF,
1619                                   const LSRUse &LU,
1620                                   SCEVExpander &Rewriter) const;
1621
1622   Value *Expand(const LSRFixup &LF,
1623                 const Formula &F,
1624                 BasicBlock::iterator IP,
1625                 SCEVExpander &Rewriter,
1626                 SmallVectorImpl<WeakVH> &DeadInsts) const;
1627   void RewriteForPHI(PHINode *PN, const LSRFixup &LF,
1628                      const Formula &F,
1629                      SCEVExpander &Rewriter,
1630                      SmallVectorImpl<WeakVH> &DeadInsts,
1631                      Pass *P) const;
1632   void Rewrite(const LSRFixup &LF,
1633                const Formula &F,
1634                SCEVExpander &Rewriter,
1635                SmallVectorImpl<WeakVH> &DeadInsts,
1636                Pass *P) const;
1637   void ImplementSolution(const SmallVectorImpl<const Formula *> &Solution,
1638                          Pass *P);
1639
1640 public:
1641   LSRInstance(const TargetLowering *tli, Loop *l, Pass *P);
1642
1643   bool getChanged() const { return Changed; }
1644
1645   void print_factors_and_types(raw_ostream &OS) const;
1646   void print_fixups(raw_ostream &OS) const;
1647   void print_uses(raw_ostream &OS) const;
1648   void print(raw_ostream &OS) const;
1649   void dump() const;
1650 };
1651
1652 }
1653
1654 /// OptimizeShadowIV - If IV is used in a int-to-float cast
1655 /// inside the loop then try to eliminate the cast operation.
1656 void LSRInstance::OptimizeShadowIV() {
1657   const SCEV *BackedgeTakenCount = SE.getBackedgeTakenCount(L);
1658   if (isa<SCEVCouldNotCompute>(BackedgeTakenCount))
1659     return;
1660
1661   for (IVUsers::const_iterator UI = IU.begin(), E = IU.end();
1662        UI != E; /* empty */) {
1663     IVUsers::const_iterator CandidateUI = UI;
1664     ++UI;
1665     Instruction *ShadowUse = CandidateUI->getUser();
1666     Type *DestTy = NULL;
1667     bool IsSigned = false;
1668
1669     /* If shadow use is a int->float cast then insert a second IV
1670        to eliminate this cast.
1671
1672          for (unsigned i = 0; i < n; ++i)
1673            foo((double)i);
1674
1675        is transformed into
1676
1677          double d = 0.0;
1678          for (unsigned i = 0; i < n; ++i, ++d)
1679            foo(d);
1680     */
1681     if (UIToFPInst *UCast = dyn_cast<UIToFPInst>(CandidateUI->getUser())) {
1682       IsSigned = false;
1683       DestTy = UCast->getDestTy();
1684     }
1685     else if (SIToFPInst *SCast = dyn_cast<SIToFPInst>(CandidateUI->getUser())) {
1686       IsSigned = true;
1687       DestTy = SCast->getDestTy();
1688     }
1689     if (!DestTy) continue;
1690
1691     if (TLI) {
1692       // If target does not support DestTy natively then do not apply
1693       // this transformation.
1694       EVT DVT = TLI->getValueType(DestTy);
1695       if (!TLI->isTypeLegal(DVT)) continue;
1696     }
1697
1698     PHINode *PH = dyn_cast<PHINode>(ShadowUse->getOperand(0));
1699     if (!PH) continue;
1700     if (PH->getNumIncomingValues() != 2) continue;
1701
1702     Type *SrcTy = PH->getType();
1703     int Mantissa = DestTy->getFPMantissaWidth();
1704     if (Mantissa == -1) continue;
1705     if ((int)SE.getTypeSizeInBits(SrcTy) > Mantissa)
1706       continue;
1707
1708     unsigned Entry, Latch;
1709     if (PH->getIncomingBlock(0) == L->getLoopPreheader()) {
1710       Entry = 0;
1711       Latch = 1;
1712     } else {
1713       Entry = 1;
1714       Latch = 0;
1715     }
1716
1717     ConstantInt *Init = dyn_cast<ConstantInt>(PH->getIncomingValue(Entry));
1718     if (!Init) continue;
1719     Constant *NewInit = ConstantFP::get(DestTy, IsSigned ?
1720                                         (double)Init->getSExtValue() :
1721                                         (double)Init->getZExtValue());
1722
1723     BinaryOperator *Incr =
1724       dyn_cast<BinaryOperator>(PH->getIncomingValue(Latch));
1725     if (!Incr) continue;
1726     if (Incr->getOpcode() != Instruction::Add
1727         && Incr->getOpcode() != Instruction::Sub)
1728       continue;
1729
1730     /* Initialize new IV, double d = 0.0 in above example. */
1731     ConstantInt *C = NULL;
1732     if (Incr->getOperand(0) == PH)
1733       C = dyn_cast<ConstantInt>(Incr->getOperand(1));
1734     else if (Incr->getOperand(1) == PH)
1735       C = dyn_cast<ConstantInt>(Incr->getOperand(0));
1736     else
1737       continue;
1738
1739     if (!C) continue;
1740
1741     // Ignore negative constants, as the code below doesn't handle them
1742     // correctly. TODO: Remove this restriction.
1743     if (!C->getValue().isStrictlyPositive()) continue;
1744
1745     /* Add new PHINode. */
1746     PHINode *NewPH = PHINode::Create(DestTy, 2, "IV.S.", PH);
1747
1748     /* create new increment. '++d' in above example. */
1749     Constant *CFP = ConstantFP::get(DestTy, C->getZExtValue());
1750     BinaryOperator *NewIncr =
1751       BinaryOperator::Create(Incr->getOpcode() == Instruction::Add ?
1752                                Instruction::FAdd : Instruction::FSub,
1753                              NewPH, CFP, "IV.S.next.", Incr);
1754
1755     NewPH->addIncoming(NewInit, PH->getIncomingBlock(Entry));
1756     NewPH->addIncoming(NewIncr, PH->getIncomingBlock(Latch));
1757
1758     /* Remove cast operation */
1759     ShadowUse->replaceAllUsesWith(NewPH);
1760     ShadowUse->eraseFromParent();
1761     Changed = true;
1762     break;
1763   }
1764 }
1765
1766 /// FindIVUserForCond - If Cond has an operand that is an expression of an IV,
1767 /// set the IV user and stride information and return true, otherwise return
1768 /// false.
1769 bool LSRInstance::FindIVUserForCond(ICmpInst *Cond, IVStrideUse *&CondUse) {
1770   for (IVUsers::iterator UI = IU.begin(), E = IU.end(); UI != E; ++UI)
1771     if (UI->getUser() == Cond) {
1772       // NOTE: we could handle setcc instructions with multiple uses here, but
1773       // InstCombine does it as well for simple uses, it's not clear that it
1774       // occurs enough in real life to handle.
1775       CondUse = UI;
1776       return true;
1777     }
1778   return false;
1779 }
1780
1781 /// OptimizeMax - Rewrite the loop's terminating condition if it uses
1782 /// a max computation.
1783 ///
1784 /// This is a narrow solution to a specific, but acute, problem. For loops
1785 /// like this:
1786 ///
1787 ///   i = 0;
1788 ///   do {
1789 ///     p[i] = 0.0;
1790 ///   } while (++i < n);
1791 ///
1792 /// the trip count isn't just 'n', because 'n' might not be positive. And
1793 /// unfortunately this can come up even for loops where the user didn't use
1794 /// a C do-while loop. For example, seemingly well-behaved top-test loops
1795 /// will commonly be lowered like this:
1796 //
1797 ///   if (n > 0) {
1798 ///     i = 0;
1799 ///     do {
1800 ///       p[i] = 0.0;
1801 ///     } while (++i < n);
1802 ///   }
1803 ///
1804 /// and then it's possible for subsequent optimization to obscure the if
1805 /// test in such a way that indvars can't find it.
1806 ///
1807 /// When indvars can't find the if test in loops like this, it creates a
1808 /// max expression, which allows it to give the loop a canonical
1809 /// induction variable:
1810 ///
1811 ///   i = 0;
1812 ///   max = n < 1 ? 1 : n;
1813 ///   do {
1814 ///     p[i] = 0.0;
1815 ///   } while (++i != max);
1816 ///
1817 /// Canonical induction variables are necessary because the loop passes
1818 /// are designed around them. The most obvious example of this is the
1819 /// LoopInfo analysis, which doesn't remember trip count values. It
1820 /// expects to be able to rediscover the trip count each time it is
1821 /// needed, and it does this using a simple analysis that only succeeds if
1822 /// the loop has a canonical induction variable.
1823 ///
1824 /// However, when it comes time to generate code, the maximum operation
1825 /// can be quite costly, especially if it's inside of an outer loop.
1826 ///
1827 /// This function solves this problem by detecting this type of loop and
1828 /// rewriting their conditions from ICMP_NE back to ICMP_SLT, and deleting
1829 /// the instructions for the maximum computation.
1830 ///
1831 ICmpInst *LSRInstance::OptimizeMax(ICmpInst *Cond, IVStrideUse* &CondUse) {
1832   // Check that the loop matches the pattern we're looking for.
1833   if (Cond->getPredicate() != CmpInst::ICMP_EQ &&
1834       Cond->getPredicate() != CmpInst::ICMP_NE)
1835     return Cond;
1836
1837   SelectInst *Sel = dyn_cast<SelectInst>(Cond->getOperand(1));
1838   if (!Sel || !Sel->hasOneUse()) return Cond;
1839
1840   const SCEV *BackedgeTakenCount = SE.getBackedgeTakenCount(L);
1841   if (isa<SCEVCouldNotCompute>(BackedgeTakenCount))
1842     return Cond;
1843   const SCEV *One = SE.getConstant(BackedgeTakenCount->getType(), 1);
1844
1845   // Add one to the backedge-taken count to get the trip count.
1846   const SCEV *IterationCount = SE.getAddExpr(One, BackedgeTakenCount);
1847   if (IterationCount != SE.getSCEV(Sel)) return Cond;
1848
1849   // Check for a max calculation that matches the pattern. There's no check
1850   // for ICMP_ULE here because the comparison would be with zero, which
1851   // isn't interesting.
1852   CmpInst::Predicate Pred = ICmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
1853   const SCEVNAryExpr *Max = 0;
1854   if (const SCEVSMaxExpr *S = dyn_cast<SCEVSMaxExpr>(BackedgeTakenCount)) {
1855     Pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
1856     Max = S;
1857   } else if (const SCEVSMaxExpr *S = dyn_cast<SCEVSMaxExpr>(IterationCount)) {
1858     Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
1859     Max = S;
1860   } else if (const SCEVUMaxExpr *U = dyn_cast<SCEVUMaxExpr>(IterationCount)) {
1861     Pred = ICmpInst::ICMP_ULT;
1862     Max = U;
1863   } else {
1864     // No match; bail.
1865     return Cond;
1866   }
1867
1868   // To handle a max with more than two operands, this optimization would
1869   // require additional checking and setup.
1870   if (Max->getNumOperands() != 2)
1871     return Cond;
1872
1873   const SCEV *MaxLHS = Max->getOperand(0);
1874   const SCEV *MaxRHS = Max->getOperand(1);
1875
1876   // ScalarEvolution canonicalizes constants to the left. For < and >, look
1877   // for a comparison with 1. For <= and >=, a comparison with zero.
1878   if (!MaxLHS ||
1879       (ICmpInst::isTrueWhenEqual(Pred) ? !MaxLHS->isZero() : (MaxLHS != One)))
1880     return Cond;
1881
1882   // Check the relevant induction variable for conformance to
1883   // the pattern.
1884   const SCEV *IV = SE.getSCEV(Cond->getOperand(0));
1885   const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(IV);
1886   if (!AR || !AR->isAffine() ||
1887       AR->getStart() != One ||
1888       AR->getStepRecurrence(SE) != One)
1889     return Cond;
1890
1891   assert(AR->getLoop() == L &&
1892          "Loop condition operand is an addrec in a different loop!");
1893
1894   // Check the right operand of the select, and remember it, as it will
1895   // be used in the new comparison instruction.
1896   Value *NewRHS = 0;
1897   if (ICmpInst::isTrueWhenEqual(Pred)) {
1898     // Look for n+1, and grab n.
1899     if (AddOperator *BO = dyn_cast<AddOperator>(Sel->getOperand(1)))
1900       if (isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&
1901           cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->isOne() &&
1902           SE.getSCEV(BO->getOperand(0)) == MaxRHS)
1903         NewRHS = BO->getOperand(0);
1904     if (AddOperator *BO = dyn_cast<AddOperator>(Sel->getOperand(2)))
1905       if (isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&
1906           cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->isOne() &&
1907           SE.getSCEV(BO->getOperand(0)) == MaxRHS)
1908         NewRHS = BO->getOperand(0);
1909     if (!NewRHS)
1910       return Cond;
1911   } else if (SE.getSCEV(Sel->getOperand(1)) == MaxRHS)
1912     NewRHS = Sel->getOperand(1);
1913   else if (SE.getSCEV(Sel->getOperand(2)) == MaxRHS)
1914     NewRHS = Sel->getOperand(2);
1915   else if (const SCEVUnknown *SU = dyn_cast<SCEVUnknown>(MaxRHS))
1916     NewRHS = SU->getValue();
1917   else
1918     // Max doesn't match expected pattern.
1919     return Cond;
1920
1921   // Determine the new comparison opcode. It may be signed or unsigned,
1922   // and the original comparison may be either equality or inequality.
1923   if (Cond->getPredicate() == CmpInst::ICMP_EQ)
1924     Pred = CmpInst::getInversePredicate(Pred);
1925
1926   // Ok, everything looks ok to change the condition into an SLT or SGE and
1927   // delete the max calculation.
1928   ICmpInst *NewCond =
1929     new ICmpInst(Cond, Pred, Cond->getOperand(0), NewRHS, "scmp");
1930
1931   // Delete the max calculation instructions.
1932   Cond->replaceAllUsesWith(NewCond);
1933   CondUse->setUser(NewCond);
1934   Instruction *Cmp = cast<Instruction>(Sel->getOperand(0));
1935   Cond->eraseFromParent();
1936   Sel->eraseFromParent();
1937   if (Cmp->use_empty())
1938     Cmp->eraseFromParent();
1939   return NewCond;
1940 }
1941
1942 /// OptimizeLoopTermCond - Change loop terminating condition to use the
1943 /// postinc iv when possible.
1944 void
1945 LSRInstance::OptimizeLoopTermCond() {
1946   SmallPtrSet<Instruction *, 4> PostIncs;
1947
1948   BasicBlock *LatchBlock = L->getLoopLatch();
1949   SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitingBlocks;
1950   L->getExitingBlocks(ExitingBlocks);
1951
1952   for (unsigned i = 0, e = ExitingBlocks.size(); i != e; ++i) {
1953     BasicBlock *ExitingBlock = ExitingBlocks[i];
1954
1955     // Get the terminating condition for the loop if possible.  If we
1956     // can, we want to change it to use a post-incremented version of its
1957     // induction variable, to allow coalescing the live ranges for the IV into
1958     // one register value.
1959
1960     BranchInst *TermBr = dyn_cast<BranchInst>(ExitingBlock->getTerminator());
1961     if (!TermBr)
1962       continue;
1963     // FIXME: Overly conservative, termination condition could be an 'or' etc..
1964     if (TermBr->isUnconditional() || !isa<ICmpInst>(TermBr->getCondition()))
1965       continue;
1966
1967     // Search IVUsesByStride to find Cond's IVUse if there is one.
1968     IVStrideUse *CondUse = 0;
1969     ICmpInst *Cond = cast<ICmpInst>(TermBr->getCondition());
1970     if (!FindIVUserForCond(Cond, CondUse))
1971       continue;
1972
1973     // If the trip count is computed in terms of a max (due to ScalarEvolution
1974     // being unable to find a sufficient guard, for example), change the loop
1975     // comparison to use SLT or ULT instead of NE.
1976     // One consequence of doing this now is that it disrupts the count-down
1977     // optimization. That's not always a bad thing though, because in such
1978     // cases it may still be worthwhile to avoid a max.
1979     Cond = OptimizeMax(Cond, CondUse);
1980
1981     // If this exiting block dominates the latch block, it may also use
1982     // the post-inc value if it won't be shared with other uses.
1983     // Check for dominance.
1984     if (!DT.dominates(ExitingBlock, LatchBlock))
1985       continue;
1986
1987     // Conservatively avoid trying to use the post-inc value in non-latch
1988     // exits if there may be pre-inc users in intervening blocks.
1989     if (LatchBlock != ExitingBlock)
1990       for (IVUsers::const_iterator UI = IU.begin(), E = IU.end(); UI != E; ++UI)
1991         // Test if the use is reachable from the exiting block. This dominator
1992         // query is a conservative approximation of reachability.
1993         if (&*UI != CondUse &&
1994             !DT.properlyDominates(UI->getUser()->getParent(), ExitingBlock)) {
1995           // Conservatively assume there may be reuse if the quotient of their
1996           // strides could be a legal scale.
1997           const SCEV *A = IU.getStride(*CondUse, L);
1998           const SCEV *B = IU.getStride(*UI, L);
1999           if (!A || !B) continue;
2000           if (SE.getTypeSizeInBits(A->getType()) !=
2001               SE.getTypeSizeInBits(B->getType())) {
2002             if (SE.getTypeSizeInBits(A->getType()) >
2003                 SE.getTypeSizeInBits(B->getType()))
2004               B = SE.getSignExtendExpr(B, A->getType());
2005             else
2006               A = SE.getSignExtendExpr(A, B->getType());
2007           }
2008           if (const SCEVConstant *D =
2009                 dyn_cast_or_null<SCEVConstant>(getExactSDiv(B, A, SE))) {
2010             const ConstantInt *C = D->getValue();
2011             // Stride of one or negative one can have reuse with non-addresses.
2012             if (C->isOne() || C->isAllOnesValue())
2013               goto decline_post_inc;
2014             // Avoid weird situations.
2015             if (C->getValue().getMinSignedBits() >= 64 ||
2016                 C->getValue().isMinSignedValue())
2017               goto decline_post_inc;
2018             // Without TLI, assume that any stride might be valid, and so any
2019             // use might be shared.
2020             if (!TLI)
2021               goto decline_post_inc;
2022             // Check for possible scaled-address reuse.
2023             Type *AccessTy = getAccessType(UI->getUser());
2024             AddrMode AM;
2025             AM.Scale = C->getSExtValue();
2026             if (TLI->isLegalAddressingMode(AM, AccessTy))
2027               goto decline_post_inc;
2028             AM.Scale = -AM.Scale;
2029             if (TLI->isLegalAddressingMode(AM, AccessTy))
2030               goto decline_post_inc;
2031           }
2032         }
2033
2034     DEBUG(dbgs() << "  Change loop exiting icmp to use postinc iv: "
2035                  << *Cond << '\n');
2036
2037     // It's possible for the setcc instruction to be anywhere in the loop, and
2038     // possible for it to have multiple users.  If it is not immediately before
2039     // the exiting block branch, move it.
2040     if (&*++BasicBlock::iterator(Cond) != TermBr) {
2041       if (Cond->hasOneUse()) {
2042         Cond->moveBefore(TermBr);
2043       } else {
2044         // Clone the terminating condition and insert into the loopend.
2045         ICmpInst *OldCond = Cond;
2046         Cond = cast<ICmpInst>(Cond->clone());
2047         Cond->setName(L->getHeader()->getName() + ".termcond");
2048         ExitingBlock->getInstList().insert(TermBr, Cond);
2049
2050         // Clone the IVUse, as the old use still exists!
2051         CondUse = &IU.AddUser(Cond, CondUse->getOperandValToReplace());
2052         TermBr->replaceUsesOfWith(OldCond, Cond);
2053       }
2054     }
2055
2056     // If we get to here, we know that we can transform the setcc instruction to
2057     // use the post-incremented version of the IV, allowing us to coalesce the
2058     // live ranges for the IV correctly.
2059     CondUse->transformToPostInc(L);
2060     Changed = true;
2061
2062     PostIncs.insert(Cond);
2063   decline_post_inc:;
2064   }
2065
2066   // Determine an insertion point for the loop induction variable increment. It
2067   // must dominate all the post-inc comparisons we just set up, and it must
2068   // dominate the loop latch edge.
2069   IVIncInsertPos = L->getLoopLatch()->getTerminator();
2070   for (SmallPtrSet<Instruction *, 4>::const_iterator I = PostIncs.begin(),
2071        E = PostIncs.end(); I != E; ++I) {
2072     BasicBlock *BB =
2073       DT.findNearestCommonDominator(IVIncInsertPos->getParent(),
2074                                     (*I)->getParent());
2075     if (BB == (*I)->getParent())
2076       IVIncInsertPos = *I;
2077     else if (BB != IVIncInsertPos->getParent())
2078       IVIncInsertPos = BB->getTerminator();
2079   }
2080 }
2081
2082 /// reconcileNewOffset - Determine if the given use can accommodate a fixup
2083 /// at the given offset and other details. If so, update the use and
2084 /// return true.
2085 bool
2086 LSRInstance::reconcileNewOffset(LSRUse &LU, int64_t NewOffset, bool HasBaseReg,
2087                                 LSRUse::KindType Kind, Type *AccessTy) {
2088   int64_t NewMinOffset = LU.MinOffset;
2089   int64_t NewMaxOffset = LU.MaxOffset;
2090   Type *NewAccessTy = AccessTy;
2091
2092   // Check for a mismatched kind. It's tempting to collapse mismatched kinds to
2093   // something conservative, however this can pessimize in the case that one of
2094   // the uses will have all its uses outside the loop, for example.
2095   if (LU.Kind != Kind)
2096     return false;
2097   // Conservatively assume HasBaseReg is true for now.
2098   if (NewOffset < LU.MinOffset) {
2099     if (!isAlwaysFoldable(LU.MaxOffset - NewOffset, 0, HasBaseReg,
2100                           Kind, AccessTy, TLI))
2101       return false;
2102     NewMinOffset = NewOffset;
2103   } else if (NewOffset > LU.MaxOffset) {
2104     if (!isAlwaysFoldable(NewOffset - LU.MinOffset, 0, HasBaseReg,
2105                           Kind, AccessTy, TLI))
2106       return false;
2107     NewMaxOffset = NewOffset;
2108   }
2109   // Check for a mismatched access type, and fall back conservatively as needed.
2110   // TODO: Be less conservative when the type is similar and can use the same
2111   // addressing modes.
2112   if (Kind == LSRUse::Address && AccessTy != LU.AccessTy)
2113     NewAccessTy = Type::getVoidTy(AccessTy->getContext());
2114
2115   // Update the use.
2116   LU.MinOffset = NewMinOffset;
2117   LU.MaxOffset = NewMaxOffset;
2118   LU.AccessTy = NewAccessTy;
2119   if (NewOffset != LU.Offsets.back())
2120     LU.Offsets.push_back(NewOffset);
2121   return true;
2122 }
2123
2124 /// getUse - Return an LSRUse index and an offset value for a fixup which
2125 /// needs the given expression, with the given kind and optional access type.
2126 /// Either reuse an existing use or create a new one, as needed.
2127 std::pair<size_t, int64_t>
2128 LSRInstance::getUse(const SCEV *&Expr,
2129                     LSRUse::KindType Kind, Type *AccessTy) {
2130   const SCEV *Copy = Expr;
2131   int64_t Offset = ExtractImmediate(Expr, SE);
2132
2133   // Basic uses can't accept any offset, for example.
2134   if (!isAlwaysFoldable(Offset, 0, /*HasBaseReg=*/true, Kind, AccessTy, TLI)) {
2135     Expr = Copy;
2136     Offset = 0;
2137   }
2138
2139   std::pair<UseMapTy::iterator, bool> P =
2140     UseMap.insert(std::make_pair(std::make_pair(Expr, Kind), 0));
2141   if (!P.second) {
2142     // A use already existed with this base.
2143     size_t LUIdx = P.first->second;
2144     LSRUse &LU = Uses[LUIdx];
2145     if (reconcileNewOffset(LU, Offset, /*HasBaseReg=*/true, Kind, AccessTy))
2146       // Reuse this use.
2147       return std::make_pair(LUIdx, Offset);
2148   }
2149
2150   // Create a new use.
2151   size_t LUIdx = Uses.size();
2152   P.first->second = LUIdx;
2153   Uses.push_back(LSRUse(Kind, AccessTy));
2154   LSRUse &LU = Uses[LUIdx];
2155
2156   // We don't need to track redundant offsets, but we don't need to go out
2157   // of our way here to avoid them.
2158   if (LU.Offsets.empty() || Offset != LU.Offsets.back())
2159     LU.Offsets.push_back(Offset);
2160
2161   LU.MinOffset = Offset;
2162   LU.MaxOffset = Offset;
2163   return std::make_pair(LUIdx, Offset);
2164 }
2165
2166 /// DeleteUse - Delete the given use from the Uses list.
2167 void LSRInstance::DeleteUse(LSRUse &LU, size_t LUIdx) {
2168   if (&LU != &Uses.back())
2169     std::swap(LU, Uses.back());
2170   Uses.pop_back();
2171
2172   // Update RegUses.
2173   RegUses.SwapAndDropUse(LUIdx, Uses.size());
2174 }
2175
2176 /// FindUseWithFormula - Look for a use distinct from OrigLU which is has
2177 /// a formula that has the same registers as the given formula.
2178 LSRUse *
2179 LSRInstance::FindUseWithSimilarFormula(const Formula &OrigF,
2180                                        const LSRUse &OrigLU) {
2181   // Search all uses for the formula. This could be more clever.
2182   for (size_t LUIdx = 0, NumUses = Uses.size(); LUIdx != NumUses; ++LUIdx) {
2183     LSRUse &LU = Uses[LUIdx];
2184     // Check whether this use is close enough to OrigLU, to see whether it's
2185     // worthwhile looking through its formulae.
2186     // Ignore ICmpZero uses because they may contain formulae generated by
2187     // GenerateICmpZeroScales, in which case adding fixup offsets may
2188     // be invalid.
2189     if (&LU != &OrigLU &&
2190         LU.Kind != LSRUse::ICmpZero &&
2191         LU.Kind == OrigLU.Kind && OrigLU.AccessTy == LU.AccessTy &&
2192         LU.WidestFixupType == OrigLU.WidestFixupType &&
2193         LU.HasFormulaWithSameRegs(OrigF)) {
2194       // Scan through this use's formulae.
2195       for (SmallVectorImpl<Formula>::const_iterator I = LU.Formulae.begin(),
2196            E = LU.Formulae.end(); I != E; ++I) {
2197         const Formula &F = *I;
2198         // Check to see if this formula has the same registers and symbols
2199         // as OrigF.
2200         if (F.BaseRegs == OrigF.BaseRegs &&
2201             F.ScaledReg == OrigF.ScaledReg &&
2202             F.AM.BaseGV == OrigF.AM.BaseGV &&
2203             F.AM.Scale == OrigF.AM.Scale &&
2204             F.UnfoldedOffset == OrigF.UnfoldedOffset) {
2205           if (F.AM.BaseOffs == 0)
2206             return &LU;
2207           // This is the formula where all the registers and symbols matched;
2208           // there aren't going to be any others. Since we declined it, we
2209           // can skip the rest of the formulae and proceed to the next LSRUse.
2210           break;
2211         }
2212       }
2213     }
2214   }
2215
2216   // Nothing looked good.
2217   return 0;
2218 }
2219
2220 void LSRInstance::CollectInterestingTypesAndFactors() {
2221   SmallSetVector<const SCEV *, 4> Strides;
2222
2223   // Collect interesting types and strides.
2224   SmallVector<const SCEV *, 4> Worklist;
2225   for (IVUsers::const_iterator UI = IU.begin(), E = IU.end(); UI != E; ++UI) {
2226     const SCEV *Expr = IU.getExpr(*UI);
2227
2228     // Collect interesting types.
2229     Types.insert(SE.getEffectiveSCEVType(Expr->getType()));
2230
2231     // Add strides for mentioned loops.
2232     Worklist.push_back(Expr);
2233     do {
2234       const SCEV *S = Worklist.pop_back_val();
2235       if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
2236         if (AR->getLoop() == L)
2237           Strides.insert(AR->getStepRecurrence(SE));
2238         Worklist.push_back(AR->getStart());
2239       } else if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(S)) {
2240         Worklist.append(Add->op_begin(), Add->op_end());
2241       }
2242     } while (!Worklist.empty());
2243   }
2244
2245   // Compute interesting factors from the set of interesting strides.
2246   for (SmallSetVector<const SCEV *, 4>::const_iterator
2247        I = Strides.begin(), E = Strides.end(); I != E; ++I)
2248     for (SmallSetVector<const SCEV *, 4>::const_iterator NewStrideIter =
2249          llvm::next(I); NewStrideIter != E; ++NewStrideIter) {
2250       const SCEV *OldStride = *I;
2251       const SCEV *NewStride = *NewStrideIter;
2252
2253       if (SE.getTypeSizeInBits(OldStride->getType()) !=
2254           SE.getTypeSizeInBits(NewStride->getType())) {
2255         if (SE.getTypeSizeInBits(OldStride->getType()) >
2256             SE.getTypeSizeInBits(NewStride->getType()))
2257           NewStride = SE.getSignExtendExpr(NewStride, OldStride->getType());
2258         else
2259           OldStride = SE.getSignExtendExpr(OldStride, NewStride->getType());
2260       }
2261       if (const SCEVConstant *Factor =
2262             dyn_cast_or_null<SCEVConstant>(getExactSDiv(NewStride, OldStride,
2263                                                         SE, true))) {
2264         if (Factor->getValue()->getValue().getMinSignedBits() <= 64)
2265           Factors.insert(Factor->getValue()->getValue().getSExtValue());
2266       } else if (const SCEVConstant *Factor =
2267                    dyn_cast_or_null<SCEVConstant>(getExactSDiv(OldStride,
2268                                                                NewStride,
2269                                                                SE, true))) {
2270         if (Factor->getValue()->getValue().getMinSignedBits() <= 64)
2271           Factors.insert(Factor->getValue()->getValue().getSExtValue());
2272       }
2273     }
2274
2275   // If all uses use the same type, don't bother looking for truncation-based
2276   // reuse.
2277   if (Types.size() == 1)
2278     Types.clear();
2279
2280   DEBUG(print_factors_and_types(dbgs()));
2281 }
2282
2283 /// findIVOperand - Helper for CollectChains that finds an IV operand (computed
2284 /// by an AddRec in this loop) within [OI,OE) or returns OE. If IVUsers mapped
2285 /// Instructions to IVStrideUses, we could partially skip this.
2286 static User::op_iterator
2287 findIVOperand(User::op_iterator OI, User::op_iterator OE,
2288               Loop *L, ScalarEvolution &SE) {
2289   for(; OI != OE; ++OI) {
2290     if (Instruction *Oper = dyn_cast<Instruction>(*OI)) {
2291       if (!SE.isSCEVable(Oper->getType()))
2292         continue;
2293
2294       if (const SCEVAddRecExpr *AR =
2295           dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(SE.getSCEV(Oper))) {
2296         if (AR->getLoop() == L)
2297           break;
2298       }
2299     }
2300   }
2301   return OI;
2302 }
2303
2304 /// getWideOperand - IVChain logic must consistenctly peek base TruncInst
2305 /// operands, so wrap it in a convenient helper.
2306 static Value *getWideOperand(Value *Oper) {
2307   if (TruncInst *Trunc = dyn_cast<TruncInst>(Oper))
2308     return Trunc->getOperand(0);
2309   return Oper;
2310 }
2311
2312 /// isCompatibleIVType - Return true if we allow an IV chain to include both
2313 /// types.
2314 static bool isCompatibleIVType(Value *LVal, Value *RVal) {
2315   Type *LType = LVal->getType();
2316   Type *RType = RVal->getType();
2317   return (LType == RType) || (LType->isPointerTy() && RType->isPointerTy());
2318 }
2319
2320 /// getExprBase - Return an approximation of this SCEV expression's "base", or
2321 /// NULL for any constant. Returning the expression itself is
2322 /// conservative. Returning a deeper subexpression is more precise and valid as
2323 /// long as it isn't less complex than another subexpression. For expressions
2324 /// involving multiple unscaled values, we need to return the pointer-type
2325 /// SCEVUnknown. This avoids forming chains across objects, such as:
2326 /// PrevOper==a[i], IVOper==b[i], IVInc==b-a.
2327 ///
2328 /// Since SCEVUnknown is the rightmost type, and pointers are the rightmost
2329 /// SCEVUnknown, we simply return the rightmost SCEV operand.
2330 static const SCEV *getExprBase(const SCEV *S) {
2331   switch (S->getSCEVType()) {
2332   default: // uncluding scUnknown.
2333     return S;
2334   case scConstant:
2335     return 0;
2336   case scTruncate:
2337     return getExprBase(cast<SCEVTruncateExpr>(S)->getOperand());
2338   case scZeroExtend:
2339     return getExprBase(cast<SCEVZeroExtendExpr>(S)->getOperand());
2340   case scSignExtend:
2341     return getExprBase(cast<SCEVSignExtendExpr>(S)->getOperand());
2342   case scAddExpr: {
2343     // Skip over scaled operands (scMulExpr) to follow add operands as long as
2344     // there's nothing more complex.
2345     // FIXME: not sure if we want to recognize negation.
2346     const SCEVAddExpr *Add = cast<SCEVAddExpr>(S);
2347     for (std::reverse_iterator<SCEVAddExpr::op_iterator> I(Add->op_end()),
2348            E(Add->op_begin()); I != E; ++I) {
2349       const SCEV *SubExpr = *I;
2350       if (SubExpr->getSCEVType() == scAddExpr)
2351         return getExprBase(SubExpr);
2352
2353       if (SubExpr->getSCEVType() != scMulExpr)
2354         return SubExpr;
2355     }
2356     return S; // all operands are scaled, be conservative.
2357   }
2358   case scAddRecExpr:
2359     return getExprBase(cast<SCEVAddRecExpr>(S)->getStart());
2360   }
2361 }
2362
2363 /// Return true if the chain increment is profitable to expand into a loop
2364 /// invariant value, which may require its own register. A profitable chain
2365 /// increment will be an offset relative to the same base. We allow such offsets
2366 /// to potentially be used as chain increment as long as it's not obviously
2367 /// expensive to expand using real instructions.
2368 bool IVChain::isProfitableIncrement(const SCEV *OperExpr,
2369                                     const SCEV *IncExpr,
2370                                     ScalarEvolution &SE) {
2371   // Aggressively form chains when -stress-ivchain.
2372   if (StressIVChain)
2373     return true;
2374
2375   // Do not replace a constant offset from IV head with a nonconstant IV
2376   // increment.
2377   if (!isa<SCEVConstant>(IncExpr)) {
2378     const SCEV *HeadExpr = SE.getSCEV(getWideOperand(Incs[0].IVOperand));
2379     if (isa<SCEVConstant>(SE.getMinusSCEV(OperExpr, HeadExpr)))
2380       return 0;
2381   }
2382
2383   SmallPtrSet<const SCEV*, 8> Processed;
2384   return !isHighCostExpansion(IncExpr, Processed, SE);
2385 }
2386
2387 /// Return true if the number of registers needed for the chain is estimated to
2388 /// be less than the number required for the individual IV users. First prohibit
2389 /// any IV users that keep the IV live across increments (the Users set should
2390 /// be empty). Next count the number and type of increments in the chain.
2391 ///
2392 /// Chaining IVs can lead to considerable code bloat if ISEL doesn't
2393 /// effectively use postinc addressing modes. Only consider it profitable it the
2394 /// increments can be computed in fewer registers when chained.
2395 ///
2396 /// TODO: Consider IVInc free if it's already used in another chains.
2397 static bool
2398 isProfitableChain(IVChain &Chain, SmallPtrSet<Instruction*, 4> &Users,
2399                   ScalarEvolution &SE, const TargetLowering *TLI) {
2400   if (StressIVChain)
2401     return true;
2402
2403   if (!Chain.hasIncs())
2404     return false;
2405
2406   if (!Users.empty()) {
2407     DEBUG(dbgs() << "Chain: " << *Chain.Incs[0].UserInst << " users:\n";
2408           for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::const_iterator I = Users.begin(),
2409                  E = Users.end(); I != E; ++I) {
2410             dbgs() << "  " << **I << "\n";
2411           });
2412     return false;
2413   }
2414   assert(!Chain.Incs.empty() && "empty IV chains are not allowed");
2415
2416   // The chain itself may require a register, so intialize cost to 1.
2417   int cost = 1;
2418
2419   // A complete chain likely eliminates the need for keeping the original IV in
2420   // a register. LSR does not currently know how to form a complete chain unless
2421   // the header phi already exists.
2422   if (isa<PHINode>(Chain.tailUserInst())
2423       && SE.getSCEV(Chain.tailUserInst()) == Chain.Incs[0].IncExpr) {
2424     --cost;
2425   }
2426   const SCEV *LastIncExpr = 0;
2427   unsigned NumConstIncrements = 0;
2428   unsigned NumVarIncrements = 0;
2429   unsigned NumReusedIncrements = 0;
2430   for (IVChain::const_iterator I = Chain.begin(), E = Chain.end();
2431        I != E; ++I) {
2432
2433     if (I->IncExpr->isZero())
2434       continue;
2435
2436     // Incrementing by zero or some constant is neutral. We assume constants can
2437     // be folded into an addressing mode or an add's immediate operand.
2438     if (isa<SCEVConstant>(I->IncExpr)) {
2439       ++NumConstIncrements;
2440       continue;
2441     }
2442
2443     if (I->IncExpr == LastIncExpr)
2444       ++NumReusedIncrements;
2445     else
2446       ++NumVarIncrements;
2447
2448     LastIncExpr = I->IncExpr;
2449   }
2450   // An IV chain with a single increment is handled by LSR's postinc
2451   // uses. However, a chain with multiple increments requires keeping the IV's
2452   // value live longer than it needs to be if chained.
2453   if (NumConstIncrements > 1)
2454     --cost;
2455
2456   // Materializing increment expressions in the preheader that didn't exist in
2457   // the original code may cost a register. For example, sign-extended array
2458   // indices can produce ridiculous increments like this:
2459   // IV + ((sext i32 (2 * %s) to i64) + (-1 * (sext i32 %s to i64)))
2460   cost += NumVarIncrements;
2461
2462   // Reusing variable increments likely saves a register to hold the multiple of
2463   // the stride.
2464   cost -= NumReusedIncrements;
2465
2466   DEBUG(dbgs() << "Chain: " << *Chain.Incs[0].UserInst << " Cost: " << cost
2467                << "\n");
2468
2469   return cost < 0;
2470 }
2471
2472 /// ChainInstruction - Add this IV user to an existing chain or make it the head
2473 /// of a new chain.
2474 void LSRInstance::ChainInstruction(Instruction *UserInst, Instruction *IVOper,
2475                                    SmallVectorImpl<ChainUsers> &ChainUsersVec) {
2476   // When IVs are used as types of varying widths, they are generally converted
2477   // to a wider type with some uses remaining narrow under a (free) trunc.
2478   Value *const NextIV = getWideOperand(IVOper);
2479   const SCEV *const OperExpr = SE.getSCEV(NextIV);
2480   const SCEV *const OperExprBase = getExprBase(OperExpr);
2481
2482   // Visit all existing chains. Check if its IVOper can be computed as a
2483   // profitable loop invariant increment from the last link in the Chain.
2484   unsigned ChainIdx = 0, NChains = IVChainVec.size();
2485   const SCEV *LastIncExpr = 0;
2486   for (; ChainIdx < NChains; ++ChainIdx) {
2487     IVChain &Chain = IVChainVec[ChainIdx];
2488
2489     // Prune the solution space aggressively by checking that both IV operands
2490     // are expressions that operate on the same unscaled SCEVUnknown. This
2491     // "base" will be canceled by the subsequent getMinusSCEV call. Checking
2492     // first avoids creating extra SCEV expressions.
2493     if (!StressIVChain && Chain.ExprBase != OperExprBase)
2494       continue;
2495
2496     Value *PrevIV = getWideOperand(Chain.Incs.back().IVOperand);
2497     if (!isCompatibleIVType(PrevIV, NextIV))
2498       continue;
2499
2500     // A phi node terminates a chain.
2501     if (isa<PHINode>(UserInst) && isa<PHINode>(Chain.tailUserInst()))
2502       continue;
2503
2504     // The increment must be loop-invariant so it can be kept in a register.
2505     const SCEV *PrevExpr = SE.getSCEV(PrevIV);
2506     const SCEV *IncExpr = SE.getMinusSCEV(OperExpr, PrevExpr);
2507     if (!SE.isLoopInvariant(IncExpr, L))
2508       continue;
2509
2510     if (Chain.isProfitableIncrement(OperExpr, IncExpr, SE)) {
2511       LastIncExpr = IncExpr;
2512       break;
2513     }
2514   }
2515   // If we haven't found a chain, create a new one, unless we hit the max. Don't
2516   // bother for phi nodes, because they must be last in the chain.
2517   if (ChainIdx == NChains) {
2518     if (isa<PHINode>(UserInst))
2519       return;
2520     if (NChains >= MaxChains && !StressIVChain) {
2521       DEBUG(dbgs() << "IV Chain Limit\n");
2522       return;
2523     }
2524     LastIncExpr = OperExpr;
2525     // IVUsers may have skipped over sign/zero extensions. We don't currently
2526     // attempt to form chains involving extensions unless they can be hoisted
2527     // into this loop's AddRec.
2528     if (!isa<SCEVAddRecExpr>(LastIncExpr))
2529       return;
2530     ++NChains;
2531     IVChainVec.push_back(IVChain(IVInc(UserInst, IVOper, LastIncExpr),
2532                                  OperExprBase));
2533     ChainUsersVec.resize(NChains);
2534     DEBUG(dbgs() << "IV Chain#" << ChainIdx << " Head: (" << *UserInst
2535                  << ") IV=" << *LastIncExpr << "\n");
2536   } else {
2537     DEBUG(dbgs() << "IV Chain#" << ChainIdx << "  Inc: (" << *UserInst
2538                  << ") IV+" << *LastIncExpr << "\n");
2539     // Add this IV user to the end of the chain.
2540     IVChainVec[ChainIdx].add(IVInc(UserInst, IVOper, LastIncExpr));
2541   }
2542
2543   SmallPtrSet<Instruction*,4> &NearUsers = ChainUsersVec[ChainIdx].NearUsers;
2544   // This chain's NearUsers become FarUsers.
2545   if (!LastIncExpr->isZero()) {
2546     ChainUsersVec[ChainIdx].FarUsers.insert(NearUsers.begin(),
2547                                             NearUsers.end());
2548     NearUsers.clear();
2549   }
2550
2551   // All other uses of IVOperand become near uses of the chain.
2552   // We currently ignore intermediate values within SCEV expressions, assuming
2553   // they will eventually be used be the current chain, or can be computed
2554   // from one of the chain increments. To be more precise we could
2555   // transitively follow its user and only add leaf IV users to the set.
2556   for (Value::use_iterator UseIter = IVOper->use_begin(),
2557          UseEnd = IVOper->use_end(); UseIter != UseEnd; ++UseIter) {
2558     Instruction *OtherUse = dyn_cast<Instruction>(*UseIter);
2559     if (!OtherUse || OtherUse == UserInst)
2560       continue;
2561     if (SE.isSCEVable(OtherUse->getType())
2562         && !isa<SCEVUnknown>(SE.getSCEV(OtherUse))
2563         && IU.isIVUserOrOperand(OtherUse)) {
2564       continue;
2565     }
2566     NearUsers.insert(OtherUse);
2567   }
2568
2569   // Since this user is part of the chain, it's no longer considered a use
2570   // of the chain.
2571   ChainUsersVec[ChainIdx].FarUsers.erase(UserInst);
2572 }
2573
2574 /// CollectChains - Populate the vector of Chains.
2575 ///
2576 /// This decreases ILP at the architecture level. Targets with ample registers,
2577 /// multiple memory ports, and no register renaming probably don't want
2578 /// this. However, such targets should probably disable LSR altogether.
2579 ///
2580 /// The job of LSR is to make a reasonable choice of induction variables across
2581 /// the loop. Subsequent passes can easily "unchain" computation exposing more
2582 /// ILP *within the loop* if the target wants it.
2583 ///
2584 /// Finding the best IV chain is potentially a scheduling problem. Since LSR
2585 /// will not reorder memory operations, it will recognize this as a chain, but
2586 /// will generate redundant IV increments. Ideally this would be corrected later
2587 /// by a smart scheduler:
2588 ///        = A[i]
2589 ///        = A[i+x]
2590 /// A[i]   =
2591 /// A[i+x] =
2592 ///
2593 /// TODO: Walk the entire domtree within this loop, not just the path to the
2594 /// loop latch. This will discover chains on side paths, but requires
2595 /// maintaining multiple copies of the Chains state.
2596 void LSRInstance::CollectChains() {
2597   DEBUG(dbgs() << "Collecting IV Chains.\n");
2598   SmallVector<ChainUsers, 8> ChainUsersVec;
2599
2600   SmallVector<BasicBlock *,8> LatchPath;
2601   BasicBlock *LoopHeader = L->getHeader();
2602   for (DomTreeNode *Rung = DT.getNode(L->getLoopLatch());
2603        Rung->getBlock() != LoopHeader; Rung = Rung->getIDom()) {
2604     LatchPath.push_back(Rung->getBlock());
2605   }
2606   LatchPath.push_back(LoopHeader);
2607
2608   // Walk the instruction stream from the loop header to the loop latch.
2609   for (SmallVectorImpl<BasicBlock *>::reverse_iterator
2610          BBIter = LatchPath.rbegin(), BBEnd = LatchPath.rend();
2611        BBIter != BBEnd; ++BBIter) {
2612     for (BasicBlock::iterator I = (*BBIter)->begin(), E = (*BBIter)->end();
2613          I != E; ++I) {
2614       // Skip instructions that weren't seen by IVUsers analysis.
2615       if (isa<PHINode>(I) || !IU.isIVUserOrOperand(I))
2616         continue;
2617
2618       // Ignore users that are part of a SCEV expression. This way we only
2619       // consider leaf IV Users. This effectively rediscovers a portion of
2620       // IVUsers analysis but in program order this time.
2621       if (SE.isSCEVable(I->getType()) && !isa<SCEVUnknown>(SE.getSCEV(I)))
2622         continue;
2623
2624       // Remove this instruction from any NearUsers set it may be in.
2625       for (unsigned ChainIdx = 0, NChains = IVChainVec.size();
2626            ChainIdx < NChains; ++ChainIdx) {
2627         ChainUsersVec[ChainIdx].NearUsers.erase(I);
2628       }
2629       // Search for operands that can be chained.
2630       SmallPtrSet<Instruction*, 4> UniqueOperands;
2631       User::op_iterator IVOpEnd = I->op_end();
2632       User::op_iterator IVOpIter = findIVOperand(I->op_begin(), IVOpEnd, L, SE);
2633       while (IVOpIter != IVOpEnd) {
2634         Instruction *IVOpInst = cast<Instruction>(*IVOpIter);
2635         if (UniqueOperands.insert(IVOpInst))
2636           ChainInstruction(I, IVOpInst, ChainUsersVec);
2637         IVOpIter = findIVOperand(llvm::next(IVOpIter), IVOpEnd, L, SE);
2638       }
2639     } // Continue walking down the instructions.
2640   } // Continue walking down the domtree.
2641   // Visit phi backedges to determine if the chain can generate the IV postinc.
2642   for (BasicBlock::iterator I = L->getHeader()->begin();
2643        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
2644     if (!SE.isSCEVable(PN->getType()))
2645       continue;
2646
2647     Instruction *IncV =
2648       dyn_cast<Instruction>(PN->getIncomingValueForBlock(L->getLoopLatch()));
2649     if (IncV)
2650       ChainInstruction(PN, IncV, ChainUsersVec);
2651   }
2652   // Remove any unprofitable chains.
2653   unsigned ChainIdx = 0;
2654   for (unsigned UsersIdx = 0, NChains = IVChainVec.size();
2655        UsersIdx < NChains; ++UsersIdx) {
2656     if (!isProfitableChain(IVChainVec[UsersIdx],
2657                            ChainUsersVec[UsersIdx].FarUsers, SE, TLI))
2658       continue;
2659     // Preserve the chain at UsesIdx.
2660     if (ChainIdx != UsersIdx)
2661       IVChainVec[ChainIdx] = IVChainVec[UsersIdx];
2662     FinalizeChain(IVChainVec[ChainIdx]);
2663     ++ChainIdx;
2664   }
2665   IVChainVec.resize(ChainIdx);
2666 }
2667
2668 void LSRInstance::FinalizeChain(IVChain &Chain) {
2669   assert(!Chain.Incs.empty() && "empty IV chains are not allowed");
2670   DEBUG(dbgs() << "Final Chain: " << *Chain.Incs[0].UserInst << "\n");
2671
2672   for (IVChain::const_iterator I = Chain.begin(), E = Chain.end();
2673        I != E; ++I) {
2674     DEBUG(dbgs() << "        Inc: " << *I->UserInst << "\n");
2675     User::op_iterator UseI =
2676       std::find(I->UserInst->op_begin(), I->UserInst->op_end(), I->IVOperand);
2677     assert(UseI != I->UserInst->op_end() && "cannot find IV operand");
2678     IVIncSet.insert(UseI);
2679   }
2680 }
2681
2682 /// Return true if the IVInc can be folded into an addressing mode.
2683 static bool canFoldIVIncExpr(const SCEV *IncExpr, Instruction *UserInst,
2684                              Value *Operand, const TargetLowering *TLI) {
2685   const SCEVConstant *IncConst = dyn_cast<SCEVConstant>(IncExpr);
2686   if (!IncConst || !isAddressUse(UserInst, Operand))
2687     return false;
2688
2689   if (IncConst->getValue()->getValue().getMinSignedBits() > 64)
2690     return false;
2691
2692   int64_t IncOffset = IncConst->getValue()->getSExtValue();
2693   if (!isAlwaysFoldable(IncOffset, /*BaseGV=*/0, /*HaseBaseReg=*/false,
2694                        LSRUse::Address, getAccessType(UserInst), TLI))
2695     return false;
2696
2697   return true;
2698 }
2699
2700 /// GenerateIVChains - Generate an add or subtract for each IVInc in a chain to
2701 /// materialize the IV user's operand from the previous IV user's operand.
2702 void LSRInstance::GenerateIVChain(const IVChain &Chain, SCEVExpander &Rewriter,
2703                                   SmallVectorImpl<WeakVH> &DeadInsts) {
2704   // Find the new IVOperand for the head of the chain. It may have been replaced
2705   // by LSR.
2706   const IVInc &Head = Chain.Incs[0];
2707   User::op_iterator IVOpEnd = Head.UserInst->op_end();
2708   User::op_iterator IVOpIter = findIVOperand(Head.UserInst->op_begin(),
2709                                              IVOpEnd, L, SE);
2710   Value *IVSrc = 0;
2711   while (IVOpIter != IVOpEnd) {
2712     IVSrc = getWideOperand(*IVOpIter);
2713
2714     // If this operand computes the expression that the chain needs, we may use
2715     // it. (Check this after setting IVSrc which is used below.)
2716     //
2717     // Note that if Head.IncExpr is wider than IVSrc, then this phi is too
2718     // narrow for the chain, so we can no longer use it. We do allow using a
2719     // wider phi, assuming the LSR checked for free truncation. In that case we
2720     // should already have a truncate on this operand such that
2721     // getSCEV(IVSrc) == IncExpr.
2722     if (SE.getSCEV(*IVOpIter) == Head.IncExpr
2723         || SE.getSCEV(IVSrc) == Head.IncExpr) {
2724       break;
2725     }
2726     IVOpIter = findIVOperand(llvm::next(IVOpIter), IVOpEnd, L, SE);
2727   }
2728   if (IVOpIter == IVOpEnd) {
2729     // Gracefully give up on this chain.
2730     DEBUG(dbgs() << "Concealed chain head: " << *Head.UserInst << "\n");
2731     return;
2732   }
2733
2734   DEBUG(dbgs() << "Generate chain at: " << *IVSrc << "\n");
2735   Type *IVTy = IVSrc->getType();
2736   Type *IntTy = SE.getEffectiveSCEVType(IVTy);
2737   const SCEV *LeftOverExpr = 0;
2738   for (IVChain::const_iterator IncI = Chain.begin(),
2739          IncE = Chain.end(); IncI != IncE; ++IncI) {
2740
2741     Instruction *InsertPt = IncI->UserInst;
2742     if (isa<PHINode>(InsertPt))
2743       InsertPt = L->getLoopLatch()->getTerminator();
2744
2745     // IVOper will replace the current IV User's operand. IVSrc is the IV
2746     // value currently held in a register.
2747     Value *IVOper = IVSrc;
2748     if (!IncI->IncExpr->isZero()) {
2749       // IncExpr was the result of subtraction of two narrow values, so must
2750       // be signed.
2751       const SCEV *IncExpr = SE.getNoopOrSignExtend(IncI->IncExpr, IntTy);
2752       LeftOverExpr = LeftOverExpr ?
2753         SE.getAddExpr(LeftOverExpr, IncExpr) : IncExpr;
2754     }
2755     if (LeftOverExpr && !LeftOverExpr->isZero()) {
2756       // Expand the IV increment.
2757       Rewriter.clearPostInc();
2758       Value *IncV = Rewriter.expandCodeFor(LeftOverExpr, IntTy, InsertPt);
2759       const SCEV *IVOperExpr = SE.getAddExpr(SE.getUnknown(IVSrc),
2760                                              SE.getUnknown(IncV));
2761       IVOper = Rewriter.expandCodeFor(IVOperExpr, IVTy, InsertPt);
2762
2763       // If an IV increment can't be folded, use it as the next IV value.
2764       if (!canFoldIVIncExpr(LeftOverExpr, IncI->UserInst, IncI->IVOperand,
2765                             TLI)) {
2766         assert(IVTy == IVOper->getType() && "inconsistent IV increment type");
2767         IVSrc = IVOper;
2768         LeftOverExpr = 0;
2769       }
2770     }
2771     Type *OperTy = IncI->IVOperand->getType();
2772     if (IVTy != OperTy) {
2773       assert(SE.getTypeSizeInBits(IVTy) >= SE.getTypeSizeInBits(OperTy) &&
2774              "cannot extend a chained IV");
2775       IRBuilder<> Builder(InsertPt);
2776       IVOper = Builder.CreateTruncOrBitCast(IVOper, OperTy, "lsr.chain");
2777     }
2778     IncI->UserInst->replaceUsesOfWith(IncI->IVOperand, IVOper);
2779     DeadInsts.push_back(IncI->IVOperand);
2780   }
2781   // If LSR created a new, wider phi, we may also replace its postinc. We only
2782   // do this if we also found a wide value for the head of the chain.
2783   if (isa<PHINode>(Chain.tailUserInst())) {
2784     for (BasicBlock::iterator I = L->getHeader()->begin();
2785          PHINode *Phi = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
2786       if (!isCompatibleIVType(Phi, IVSrc))
2787         continue;
2788       Instruction *PostIncV = dyn_cast<Instruction>(
2789         Phi->getIncomingValueForBlock(L->getLoopLatch()));
2790       if (!PostIncV || (SE.getSCEV(PostIncV) != SE.getSCEV(IVSrc)))
2791         continue;
2792       Value *IVOper = IVSrc;
2793       Type *PostIncTy = PostIncV->getType();
2794       if (IVTy != PostIncTy) {
2795         assert(PostIncTy->isPointerTy() && "mixing int/ptr IV types");
2796         IRBuilder<> Builder(L->getLoopLatch()->getTerminator());
2797         Builder.SetCurrentDebugLocation(PostIncV->getDebugLoc());
2798         IVOper = Builder.CreatePointerCast(IVSrc, PostIncTy, "lsr.chain");
2799       }
2800       Phi->replaceUsesOfWith(PostIncV, IVOper);
2801       DeadInsts.push_back(PostIncV);
2802     }
2803   }
2804 }
2805
2806 void LSRInstance::CollectFixupsAndInitialFormulae() {
2807   for (IVUsers::const_iterator UI = IU.begin(), E = IU.end(); UI != E; ++UI) {
2808     Instruction *UserInst = UI->getUser();
2809     // Skip IV users that are part of profitable IV Chains.
2810     User::op_iterator UseI = std::find(UserInst->op_begin(), UserInst->op_end(),
2811                                        UI->getOperandValToReplace());
2812     assert(UseI != UserInst->op_end() && "cannot find IV operand");
2813     if (IVIncSet.count(UseI))
2814       continue;
2815
2816     // Record the uses.
2817     LSRFixup &LF = getNewFixup();
2818     LF.UserInst = UserInst;
2819     LF.OperandValToReplace = UI->getOperandValToReplace();
2820     LF.PostIncLoops = UI->getPostIncLoops();
2821
2822     LSRUse::KindType Kind = LSRUse::Basic;
2823     Type *AccessTy = 0;
2824     if (isAddressUse(LF.UserInst, LF.OperandValToReplace)) {
2825       Kind = LSRUse::Address;
2826       AccessTy = getAccessType(LF.UserInst);
2827     }
2828
2829     const SCEV *S = IU.getExpr(*UI);
2830
2831     // Equality (== and !=) ICmps are special. We can rewrite (i == N) as
2832     // (N - i == 0), and this allows (N - i) to be the expression that we work
2833     // with rather than just N or i, so we can consider the register
2834     // requirements for both N and i at the same time. Limiting this code to
2835     // equality icmps is not a problem because all interesting loops use
2836     // equality icmps, thanks to IndVarSimplify.
2837     if (ICmpInst *CI = dyn_cast<ICmpInst>(LF.UserInst))
2838       if (CI->isEquality()) {
2839         // Swap the operands if needed to put the OperandValToReplace on the
2840         // left, for consistency.
2841         Value *NV = CI->getOperand(1);
2842         if (NV == LF.OperandValToReplace) {
2843           CI->setOperand(1, CI->getOperand(0));
2844           CI->setOperand(0, NV);
2845           NV = CI->getOperand(1);
2846           Changed = true;
2847         }
2848
2849         // x == y  -->  x - y == 0
2850         const SCEV *N = SE.getSCEV(NV);
2851         if (SE.isLoopInvariant(N, L) && isSafeToExpand(N)) {
2852           // S is normalized, so normalize N before folding it into S
2853           // to keep the result normalized.
2854           N = TransformForPostIncUse(Normalize, N, CI, 0,
2855                                      LF.PostIncLoops, SE, DT);
2856           Kind = LSRUse::ICmpZero;
2857           S = SE.getMinusSCEV(N, S);
2858         }
2859
2860         // -1 and the negations of all interesting strides (except the negation
2861         // of -1) are now also interesting.
2862         for (size_t i = 0, e = Factors.size(); i != e; ++i)
2863           if (Factors[i] != -1)
2864             Factors.insert(-(uint64_t)Factors[i]);
2865         Factors.insert(-1);
2866       }
2867
2868     // Set up the initial formula for this use.
2869     std::pair<size_t, int64_t> P = getUse(S, Kind, AccessTy);
2870     LF.LUIdx = P.first;
2871     LF.Offset = P.second;
2872     LSRUse &LU = Uses[LF.LUIdx];
2873     LU.AllFixupsOutsideLoop &= LF.isUseFullyOutsideLoop(L);
2874     if (!LU.WidestFixupType ||
2875         SE.getTypeSizeInBits(LU.WidestFixupType) <
2876         SE.getTypeSizeInBits(LF.OperandValToReplace->getType()))
2877       LU.WidestFixupType = LF.OperandValToReplace->getType();
2878
2879     // If this is the first use of this LSRUse, give it a formula.
2880     if (LU.Formulae.empty()) {
2881       InsertInitialFormula(S, LU, LF.LUIdx);
2882       CountRegisters(LU.Formulae.back(), LF.LUIdx);
2883     }
2884   }
2885
2886   DEBUG(print_fixups(dbgs()));
2887 }
2888
2889 /// InsertInitialFormula - Insert a formula for the given expression into
2890 /// the given use, separating out loop-variant portions from loop-invariant
2891 /// and loop-computable portions.
2892 void
2893 LSRInstance::InsertInitialFormula(const SCEV *S, LSRUse &LU, size_t LUIdx) {
2894   Formula F;
2895   F.InitialMatch(S, L, SE);
2896   bool Inserted = InsertFormula(LU, LUIdx, F);
2897   assert(Inserted && "Initial formula already exists!"); (void)Inserted;
2898 }
2899
2900 /// InsertSupplementalFormula - Insert a simple single-register formula for
2901 /// the given expression into the given use.
2902 void
2903 LSRInstance::InsertSupplementalFormula(const SCEV *S,
2904                                        LSRUse &LU, size_t LUIdx) {
2905   Formula F;
2906   F.BaseRegs.push_back(S);
2907   F.AM.HasBaseReg = true;
2908   bool Inserted = InsertFormula(LU, LUIdx, F);
2909   assert(Inserted && "Supplemental formula already exists!"); (void)Inserted;
2910 }
2911
2912 /// CountRegisters - Note which registers are used by the given formula,
2913 /// updating RegUses.
2914 void LSRInstance::CountRegisters(const Formula &F, size_t LUIdx) {
2915   if (F.ScaledReg)
2916     RegUses.CountRegister(F.ScaledReg, LUIdx);
2917   for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator I = F.BaseRegs.begin(),
2918        E = F.BaseRegs.end(); I != E; ++I)
2919     RegUses.CountRegister(*I, LUIdx);
2920 }
2921
2922 /// InsertFormula - If the given formula has not yet been inserted, add it to
2923 /// the list, and return true. Return false otherwise.
2924 bool LSRInstance::InsertFormula(LSRUse &LU, unsigned LUIdx, const Formula &F) {
2925   if (!LU.InsertFormula(F))
2926     return false;
2927
2928   CountRegisters(F, LUIdx);
2929   return true;
2930 }
2931
2932 /// CollectLoopInvariantFixupsAndFormulae - Check for other uses of
2933 /// loop-invariant values which we're tracking. These other uses will pin these
2934 /// values in registers, making them less profitable for elimination.
2935 /// TODO: This currently misses non-constant addrec step registers.
2936 /// TODO: Should this give more weight to users inside the loop?
2937 void
2938 LSRInstance::CollectLoopInvariantFixupsAndFormulae() {
2939   SmallVector<const SCEV *, 8> Worklist(RegUses.begin(), RegUses.end());
2940   SmallPtrSet<const SCEV *, 8> Inserted;
2941
2942   while (!Worklist.empty()) {
2943     const SCEV *S = Worklist.pop_back_val();
2944
2945     if (const SCEVNAryExpr *N = dyn_cast<SCEVNAryExpr>(S))
2946       Worklist.append(N->op_begin(), N->op_end());
2947     else if (const SCEVCastExpr *C = dyn_cast<SCEVCastExpr>(S))
2948       Worklist.push_back(C->getOperand());
2949     else if (const SCEVUDivExpr *D = dyn_cast<SCEVUDivExpr>(S)) {
2950       Worklist.push_back(D->getLHS());
2951       Worklist.push_back(D->getRHS());
2952     } else if (const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(S)) {
2953       if (!Inserted.insert(U)) continue;
2954       const Value *V = U->getValue();
2955       if (const Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(V)) {
2956         // Look for instructions defined outside the loop.
2957         if (L->contains(Inst)) continue;
2958       } else if (isa<UndefValue>(V))
2959         // Undef doesn't have a live range, so it doesn't matter.
2960         continue;
2961       for (Value::const_use_iterator UI = V->use_begin(), UE = V->use_end();
2962            UI != UE; ++UI) {
2963         const Instruction *UserInst = dyn_cast<Instruction>(*UI);
2964         // Ignore non-instructions.
2965         if (!UserInst)
2966           continue;
2967         // Ignore instructions in other functions (as can happen with
2968         // Constants).
2969         if (UserInst->getParent()->getParent() != L->getHeader()->getParent())
2970           continue;
2971         // Ignore instructions not dominated by the loop.
2972         const BasicBlock *UseBB = !isa<PHINode>(UserInst) ?
2973           UserInst->getParent() :
2974           cast<PHINode>(UserInst)->getIncomingBlock(
2975             PHINode::getIncomingValueNumForOperand(UI.getOperandNo()));
2976         if (!DT.dominates(L->getHeader(), UseBB))
2977           continue;
2978         // Ignore uses which are part of other SCEV expressions, to avoid
2979         // analyzing them multiple times.
2980         if (SE.isSCEVable(UserInst->getType())) {
2981           const SCEV *UserS = SE.getSCEV(const_cast<Instruction *>(UserInst));
2982           // If the user is a no-op, look through to its uses.
2983           if (!isa<SCEVUnknown>(UserS))
2984             continue;
2985           if (UserS == U) {
2986             Worklist.push_back(
2987               SE.getUnknown(const_cast<Instruction *>(UserInst)));
2988             continue;
2989           }
2990         }
2991         // Ignore icmp instructions which are already being analyzed.
2992         if (const ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(UserInst)) {
2993           unsigned OtherIdx = !UI.getOperandNo();
2994           Value *OtherOp = const_cast<Value *>(ICI->getOperand(OtherIdx));
2995           if (SE.hasComputableLoopEvolution(SE.getSCEV(OtherOp), L))
2996             continue;
2997         }
2998
2999         LSRFixup &LF = getNewFixup();
3000         LF.UserInst = const_cast<Instruction *>(UserInst);
3001         LF.OperandValToReplace = UI.getUse();
3002         std::pair<size_t, int64_t> P = getUse(S, LSRUse::Basic, 0);
3003         LF.LUIdx = P.first;
3004         LF.Offset = P.second;
3005         LSRUse &LU = Uses[LF.LUIdx];
3006         LU.AllFixupsOutsideLoop &= LF.isUseFullyOutsideLoop(L);
3007         if (!LU.WidestFixupType ||
3008             SE.getTypeSizeInBits(LU.WidestFixupType) <
3009             SE.getTypeSizeInBits(LF.OperandValToReplace->getType()))
3010           LU.WidestFixupType = LF.OperandValToReplace->getType();
3011         InsertSupplementalFormula(U, LU, LF.LUIdx);
3012         CountRegisters(LU.Formulae.back(), Uses.size() - 1);
3013         break;
3014       }
3015     }
3016   }
3017 }
3018
3019 /// CollectSubexprs - Split S into subexpressions which can be pulled out into
3020 /// separate registers. If C is non-null, multiply each subexpression by C.
3021 ///
3022 /// Return remainder expression after factoring the subexpressions captured by
3023 /// Ops. If Ops is complete, return NULL.
3024 static const SCEV *CollectSubexprs(const SCEV *S, const SCEVConstant *C,
3025                                    SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
3026                                    const Loop *L,
3027                                    ScalarEvolution &SE,
3028                                    unsigned Depth = 0) {
3029   // Arbitrarily cap recursion to protect compile time.
3030   if (Depth >= 3)
3031     return S;
3032
3033   if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(S)) {
3034     // Break out add operands.
3035     for (SCEVAddExpr::op_iterator I = Add->op_begin(), E = Add->op_end();
3036          I != E; ++I) {
3037       const SCEV *Remainder = CollectSubexprs(*I, C, Ops, L, SE, Depth+1);
3038       if (Remainder)
3039         Ops.push_back(C ? SE.getMulExpr(C, Remainder) : Remainder);
3040     }
3041     return NULL;
3042   } else if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
3043     // Split a non-zero base out of an addrec.
3044     if (AR->getStart()->isZero())
3045       return S;
3046
3047     const SCEV *Remainder = CollectSubexprs(AR->getStart(),
3048                                             C, Ops, L, SE, Depth+1);
3049     // Split the non-zero AddRec unless it is part of a nested recurrence that
3050     // does not pertain to this loop.
3051     if (Remainder && (AR->getLoop() == L || !isa<SCEVAddRecExpr>(Remainder))) {
3052       Ops.push_back(C ? SE.getMulExpr(C, Remainder) : Remainder);
3053       Remainder = NULL;
3054     }
3055     if (Remainder != AR->getStart()) {
3056       if (!Remainder)
3057         Remainder = SE.getConstant(AR->getType(), 0);
3058       return SE.getAddRecExpr(Remainder,
3059                               AR->getStepRecurrence(SE),
3060                               AR->getLoop(),
3061                               //FIXME: AR->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNW)
3062                               SCEV::FlagAnyWrap);
3063     }
3064   } else if (const SCEVMulExpr *Mul = dyn_cast<SCEVMulExpr>(S)) {
3065     // Break (C * (a + b + c)) into C*a + C*b + C*c.
3066     if (Mul->getNumOperands() != 2)
3067       return S;
3068     if (const SCEVConstant *Op0 =
3069         dyn_cast<SCEVConstant>(Mul->getOperand(0))) {
3070       C = C ? cast<SCEVConstant>(SE.getMulExpr(C, Op0)) : Op0;
3071       const SCEV *Remainder =
3072         CollectSubexprs(Mul->getOperand(1), C, Ops, L, SE, Depth+1);
3073       if (Remainder)
3074         Ops.push_back(SE.getMulExpr(C, Remainder));
3075       return NULL;
3076     }
3077   }
3078   return S;
3079 }
3080
3081 /// GenerateReassociations - Split out subexpressions from adds and the bases of
3082 /// addrecs.
3083 void LSRInstance::GenerateReassociations(LSRUse &LU, unsigned LUIdx,
3084                                          Formula Base,
3085                                          unsigned Depth) {
3086   // Arbitrarily cap recursion to protect compile time.
3087   if (Depth >= 3) return;
3088
3089   for (size_t i = 0, e = Base.BaseRegs.size(); i != e; ++i) {
3090     const SCEV *BaseReg = Base.BaseRegs[i];
3091
3092     SmallVector<const SCEV *, 8> AddOps;
3093     const SCEV *Remainder = CollectSubexprs(BaseReg, 0, AddOps, L, SE);
3094     if (Remainder)
3095       AddOps.push_back(Remainder);
3096
3097     if (AddOps.size() == 1) continue;
3098
3099     for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator J = AddOps.begin(),
3100          JE = AddOps.end(); J != JE; ++J) {
3101
3102       // Loop-variant "unknown" values are uninteresting; we won't be able to
3103       // do anything meaningful with them.
3104       if (isa<SCEVUnknown>(*J) && !SE.isLoopInvariant(*J, L))
3105         continue;
3106
3107       // Don't pull a constant into a register if the constant could be folded
3108       // into an immediate field.
3109       if (isAlwaysFoldable(*J, LU.MinOffset, LU.MaxOffset,
3110                            Base.getNumRegs() > 1,
3111                            LU.Kind, LU.AccessTy, TLI, SE))
3112         continue;
3113
3114       // Collect all operands except *J.
3115       SmallVector<const SCEV *, 8> InnerAddOps
3116         (((const SmallVector<const SCEV *, 8> &)AddOps).begin(), J);
3117       InnerAddOps.append
3118         (llvm::next(J), ((const SmallVector<const SCEV *, 8> &)AddOps).end());
3119
3120       // Don't leave just a constant behind in a register if the constant could
3121       // be folded into an immediate field.
3122       if (InnerAddOps.size() == 1 &&
3123           isAlwaysFoldable(InnerAddOps[0], LU.MinOffset, LU.MaxOffset,
3124                            Base.getNumRegs() > 1,
3125                            LU.Kind, LU.AccessTy, TLI, SE))
3126         continue;
3127
3128       const SCEV *InnerSum = SE.getAddExpr(InnerAddOps);
3129       if (InnerSum->isZero())
3130         continue;
3131       Formula F = Base;
3132
3133       // Add the remaining pieces of the add back into the new formula.
3134       const SCEVConstant *InnerSumSC = dyn_cast<SCEVConstant>(InnerSum);
3135       if (TLI && InnerSumSC &&
3136           SE.getTypeSizeInBits(InnerSumSC->getType()) <= 64 &&
3137           TLI->isLegalAddImmediate((uint64_t)F.UnfoldedOffset +
3138                                    InnerSumSC->getValue()->getZExtValue())) {
3139         F.UnfoldedOffset = (uint64_t)F.UnfoldedOffset +
3140                            InnerSumSC->getValue()->getZExtValue();
3141         F.BaseRegs.erase(F.BaseRegs.begin() + i);
3142       } else
3143         F.BaseRegs[i] = InnerSum;
3144
3145       // Add J as its own register, or an unfolded immediate.
3146       const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(*J);
3147       if (TLI && SC && SE.getTypeSizeInBits(SC->getType()) <= 64 &&
3148           TLI->isLegalAddImmediate((uint64_t)F.UnfoldedOffset +
3149                                    SC->getValue()->getZExtValue()))
3150         F.UnfoldedOffset = (uint64_t)F.UnfoldedOffset +
3151                            SC->getValue()->getZExtValue();
3152       else
3153         F.BaseRegs.push_back(*J);
3154
3155       if (InsertFormula(LU, LUIdx, F))
3156         // If that formula hadn't been seen before, recurse to find more like
3157         // it.
3158         GenerateReassociations(LU, LUIdx, LU.Formulae.back(), Depth+1);
3159     }
3160   }
3161 }
3162
3163 /// GenerateCombinations - Generate a formula consisting of all of the
3164 /// loop-dominating registers added into a single register.
3165 void LSRInstance::GenerateCombinations(LSRUse &LU, unsigned LUIdx,
3166                                        Formula Base) {
3167   // This method is only interesting on a plurality of registers.
3168   if (Base.BaseRegs.size() <= 1) return;
3169
3170   Formula F = Base;
3171   F.BaseRegs.clear();
3172   SmallVector<const SCEV *, 4> Ops;
3173   for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator
3174        I = Base.BaseRegs.begin(), E = Base.BaseRegs.end(); I != E; ++I) {
3175     const SCEV *BaseReg = *I;
3176     if (SE.properlyDominates(BaseReg, L->getHeader()) &&
3177         !SE.hasComputableLoopEvolution(BaseReg, L))
3178       Ops.push_back(BaseReg);
3179     else
3180       F.BaseRegs.push_back(BaseReg);
3181   }
3182   if (Ops.size() > 1) {
3183     const SCEV *Sum = SE.getAddExpr(Ops);
3184     // TODO: If Sum is zero, it probably means ScalarEvolution missed an
3185     // opportunity to fold something. For now, just ignore such cases
3186     // rather than proceed with zero in a register.
3187     if (!Sum->isZero()) {
3188       F.BaseRegs.push_back(Sum);
3189       (void)InsertFormula(LU, LUIdx, F);
3190     }
3191   }
3192 }
3193
3194 /// GenerateSymbolicOffsets - Generate reuse formulae using symbolic offsets.
3195 void LSRInstance::GenerateSymbolicOffsets(LSRUse &LU, unsigned LUIdx,
3196                                           Formula Base) {
3197   // We can't add a symbolic offset if the address already contains one.
3198   if (Base.AM.BaseGV) return;
3199
3200   for (size_t i = 0, e = Base.BaseRegs.size(); i != e; ++i) {
3201     const SCEV *G = Base.BaseRegs[i];
3202     GlobalValue *GV = ExtractSymbol(G, SE);
3203     if (G->isZero() || !GV)
3204       continue;
3205     Formula F = Base;
3206     F.AM.BaseGV = GV;
3207     if (!isLegalUse(F.AM, LU.MinOffset, LU.MaxOffset,
3208                     LU.Kind, LU.AccessTy, TLI))
3209       continue;
3210     F.BaseRegs[i] = G;
3211     (void)InsertFormula(LU, LUIdx, F);
3212   }
3213 }
3214
3215 /// GenerateConstantOffsets - Generate reuse formulae using symbolic offsets.
3216 void LSRInstance::GenerateConstantOffsets(LSRUse &LU, unsigned LUIdx,
3217                                           Formula Base) {
3218   // TODO: For now, just add the min and max offset, because it usually isn't
3219   // worthwhile looking at everything inbetween.
3220   SmallVector<int64_t, 2> Worklist;
3221   Worklist.push_back(LU.MinOffset);
3222   if (LU.MaxOffset != LU.MinOffset)
3223     Worklist.push_back(LU.MaxOffset);
3224
3225   for (size_t i = 0, e = Base.BaseRegs.size(); i != e; ++i) {
3226     const SCEV *G = Base.BaseRegs[i];
3227
3228     for (SmallVectorImpl<int64_t>::const_iterator I = Worklist.begin(),
3229          E = Worklist.end(); I != E; ++I) {
3230       Formula F = Base;
3231       F.AM.BaseOffs = (uint64_t)Base.AM.BaseOffs - *I;
3232       if (isLegalUse(F.AM, LU.MinOffset - *I, LU.MaxOffset - *I,
3233                      LU.Kind, LU.AccessTy, TLI)) {
3234         // Add the offset to the base register.
3235         const SCEV *NewG = SE.getAddExpr(SE.getConstant(G->getType(), *I), G);
3236         // If it cancelled out, drop the base register, otherwise update it.
3237         if (NewG->isZero()) {
3238           std::swap(F.BaseRegs[i], F.BaseRegs.back());
3239           F.BaseRegs.pop_back();
3240         } else
3241           F.BaseRegs[i] = NewG;
3242
3243         (void)InsertFormula(LU, LUIdx, F);
3244       }
3245     }
3246
3247     int64_t Imm = ExtractImmediate(G, SE);
3248     if (G->isZero() || Imm == 0)
3249       continue;
3250     Formula F = Base;
3251     F.AM.BaseOffs = (uint64_t)F.AM.BaseOffs + Imm;
3252     if (!isLegalUse(F.AM, LU.MinOffset, LU.MaxOffset,
3253                     LU.Kind, LU.AccessTy, TLI))
3254       continue;
3255     F.BaseRegs[i] = G;
3256     (void)InsertFormula(LU, LUIdx, F);
3257   }
3258 }
3259
3260 /// GenerateICmpZeroScales - For ICmpZero, check to see if we can scale up
3261 /// the comparison. For example, x == y -> x*c == y*c.
3262 void LSRInstance::GenerateICmpZeroScales(LSRUse &LU, unsigned LUIdx,
3263                                          Formula Base) {
3264   if (LU.Kind != LSRUse::ICmpZero) return;
3265
3266   // Determine the integer type for the base formula.
3267   Type *IntTy = Base.getType();
3268   if (!IntTy) return;
3269   if (SE.getTypeSizeInBits(IntTy) > 64) return;
3270
3271   // Don't do this if there is more than one offset.
3272   if (LU.MinOffset != LU.MaxOffset) return;
3273
3274   assert(!Base.AM.BaseGV && "ICmpZero use is not legal!");
3275
3276   // Check each interesting stride.
3277   for (SmallSetVector<int64_t, 8>::const_iterator
3278        I = Factors.begin(), E = Factors.end(); I != E; ++I) {
3279     int64_t Factor = *I;
3280
3281     // Check that the multiplication doesn't overflow.
3282     if (Base.AM.BaseOffs == INT64_MIN && Factor == -1)
3283       continue;
3284     int64_t NewBaseOffs = (uint64_t)Base.AM.BaseOffs * Factor;
3285     if (NewBaseOffs / Factor != Base.AM.BaseOffs)
3286       continue;
3287
3288     // Check that multiplying with the use offset doesn't overflow.
3289     int64_t Offset = LU.MinOffset;
3290     if (Offset == INT64_MIN && Factor == -1)
3291       continue;
3292     Offset = (uint64_t)Offset * Factor;
3293     if (Offset / Factor != LU.MinOffset)
3294       continue;
3295
3296     Formula F = Base;
3297     F.AM.BaseOffs = NewBaseOffs;
3298
3299     // Check that this scale is legal.
3300     if (!isLegalUse(F.AM, Offset, Offset, LU.Kind, LU.AccessTy, TLI))
3301       continue;
3302
3303     // Compensate for the use having MinOffset built into it.
3304     F.AM.BaseOffs = (uint64_t)F.AM.BaseOffs + Offset - LU.MinOffset;
3305
3306     const SCEV *FactorS = SE.getConstant(IntTy, Factor);
3307
3308     // Check that multiplying with each base register doesn't overflow.
3309     for (size_t i = 0, e = F.BaseRegs.size(); i != e; ++i) {
3310       F.BaseRegs[i] = SE.getMulExpr(F.BaseRegs[i], FactorS);
3311       if (getExactSDiv(F.BaseRegs[i], FactorS, SE) != Base.BaseRegs[i])
3312         goto next;
3313     }
3314
3315     // Check that multiplying with the scaled register doesn't overflow.
3316     if (F.ScaledReg) {
3317       F.ScaledReg = SE.getMulExpr(F.ScaledReg, FactorS);
3318       if (getExactSDiv(F.ScaledReg, FactorS, SE) != Base.ScaledReg)
3319         continue;
3320     }
3321
3322     // Check that multiplying with the unfolded offset doesn't overflow.
3323     if (F.UnfoldedOffset != 0) {
3324       if (F.UnfoldedOffset == INT64_MIN && Factor == -1)
3325         continue;
3326       F.UnfoldedOffset = (uint64_t)F.UnfoldedOffset * Factor;
3327       if (F.UnfoldedOffset / Factor != Base.UnfoldedOffset)
3328         continue;
3329     }
3330
3331     // If we make it here and it's legal, add it.
3332     (void)InsertFormula(LU, LUIdx, F);
3333   next:;
3334   }
3335 }
3336
3337 /// GenerateScales - Generate stride factor reuse formulae by making use of
3338 /// scaled-offset address modes, for example.
3339 void LSRInstance::GenerateScales(LSRUse &LU, unsigned LUIdx, Formula Base) {
3340   // Determine the integer type for the base formula.
3341   Type *IntTy = Base.getType();
3342   if (!IntTy) return;
3343
3344   // If this Formula already has a scaled register, we can't add another one.
3345   if (Base.AM.Scale != 0) return;
3346
3347   // Check each interesting stride.
3348   for (SmallSetVector<int64_t, 8>::const_iterator
3349        I = Factors.begin(), E = Factors.end(); I != E; ++I) {
3350     int64_t Factor = *I;
3351
3352     Base.AM.Scale = Factor;
3353     Base.AM.HasBaseReg = Base.BaseRegs.size() > 1;
3354     // Check whether this scale is going to be legal.
3355     if (!isLegalUse(Base.AM, LU.MinOffset, LU.MaxOffset,
3356                     LU.Kind, LU.AccessTy, TLI)) {
3357       // As a special-case, handle special out-of-loop Basic users specially.
3358       // TODO: Reconsider this special case.
3359       if (LU.Kind == LSRUse::Basic &&
3360           isLegalUse(Base.AM, LU.MinOffset, LU.MaxOffset,
3361                      LSRUse::Special, LU.AccessTy, TLI) &&
3362           LU.AllFixupsOutsideLoop)
3363         LU.Kind = LSRUse::Special;
3364       else
3365         continue;
3366     }
3367     // For an ICmpZero, negating a solitary base register won't lead to
3368     // new solutions.
3369     if (LU.Kind == LSRUse::ICmpZero &&
3370         !Base.AM.HasBaseReg && Base.AM.BaseOffs == 0 && !Base.AM.BaseGV)
3371       continue;
3372     // For each addrec base reg, apply the scale, if possible.
3373     for (size_t i = 0, e = Base.BaseRegs.size(); i != e; ++i)
3374       if (const SCEVAddRecExpr *AR =
3375             dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Base.BaseRegs[i])) {
3376         const SCEV *FactorS = SE.getConstant(IntTy, Factor);
3377         if (FactorS->isZero())
3378           continue;
3379         // Divide out the factor, ignoring high bits, since we'll be
3380         // scaling the value back up in the end.
3381         if (const SCEV *Quotient = getExactSDiv(AR, FactorS, SE, true)) {
3382           // TODO: This could be optimized to avoid all the copying.
3383           Formula F = Base;
3384           F.ScaledReg = Quotient;
3385           F.DeleteBaseReg(F.BaseRegs[i]);
3386           (void)InsertFormula(LU, LUIdx, F);
3387         }
3388       }
3389   }
3390 }
3391
3392 /// GenerateTruncates - Generate reuse formulae from different IV types.
3393 void LSRInstance::GenerateTruncates(LSRUse &LU, unsigned LUIdx, Formula Base) {
3394   // This requires TargetLowering to tell us which truncates are free.
3395   if (!TLI) return;
3396
3397   // Don't bother truncating symbolic values.
3398   if (Base.AM.BaseGV) return;
3399
3400   // Determine the integer type for the base formula.
3401   Type *DstTy = Base.getType();
3402   if (!DstTy) return;
3403   DstTy = SE.getEffectiveSCEVType(DstTy);
3404
3405   for (SmallSetVector<Type *, 4>::const_iterator
3406        I = Types.begin(), E = Types.end(); I != E; ++I) {
3407     Type *SrcTy = *I;
3408     if (SrcTy != DstTy && TLI->isTruncateFree(SrcTy, DstTy)) {
3409       Formula F = Base;
3410
3411       if (F.ScaledReg) F.ScaledReg = SE.getAnyExtendExpr(F.ScaledReg, *I);
3412       for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::iterator J = F.BaseRegs.begin(),
3413            JE = F.BaseRegs.end(); J != JE; ++J)
3414         *J = SE.getAnyExtendExpr(*J, SrcTy);
3415
3416       // TODO: This assumes we've done basic processing on all uses and
3417       // have an idea what the register usage is.
3418       if (!F.hasRegsUsedByUsesOtherThan(LUIdx, RegUses))
3419         continue;
3420
3421       (void)InsertFormula(LU, LUIdx, F);
3422     }
3423   }
3424 }
3425
3426 namespace {
3427
3428 /// WorkItem - Helper class for GenerateCrossUseConstantOffsets. It's used to
3429 /// defer modifications so that the search phase doesn't have to worry about
3430 /// the data structures moving underneath it.
3431 struct WorkItem {
3432   size_t LUIdx;
3433   int64_t Imm;
3434   const SCEV *OrigReg;
3435
3436   WorkItem(size_t LI, int64_t I, const SCEV *R)
3437     : LUIdx(LI), Imm(I), OrigReg(R) {}
3438
3439   void print(raw_ostream &OS) const;
3440   void dump() const;
3441 };
3442
3443 }
3444
3445 void WorkItem::print(raw_ostream &OS) const {
3446   OS << "in formulae referencing " << *OrigReg << " in use " << LUIdx
3447      << " , add offset " << Imm;
3448 }
3449
3450 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
3451 void WorkItem::dump() const {
3452   print(errs()); errs() << '\n';
3453 }
3454 #endif
3455
3456 /// GenerateCrossUseConstantOffsets - Look for registers which are a constant
3457 /// distance apart and try to form reuse opportunities between them.
3458 void LSRInstance::GenerateCrossUseConstantOffsets() {
3459   // Group the registers by their value without any added constant offset.
3460   typedef std::map<int64_t, const SCEV *> ImmMapTy;
3461   typedef DenseMap<const SCEV *, ImmMapTy> RegMapTy;
3462   RegMapTy Map;
3463   DenseMap<const SCEV *, SmallBitVector> UsedByIndicesMap;
3464   SmallVector<const SCEV *, 8> Sequence;
3465   for (RegUseTracker::const_iterator I = RegUses.begin(), E = RegUses.end();
3466        I != E; ++I) {
3467     const SCEV *Reg = *I;
3468     int64_t Imm = ExtractImmediate(Reg, SE);
3469     std::pair<RegMapTy::iterator, bool> Pair =
3470       Map.insert(std::make_pair(Reg, ImmMapTy()));
3471     if (Pair.second)
3472       Sequence.push_back(Reg);
3473     Pair.first->second.insert(std::make_pair(Imm, *I));
3474     UsedByIndicesMap[Reg] |= RegUses.getUsedByIndices(*I);
3475   }
3476
3477   // Now examine each set of registers with the same base value. Build up
3478   // a list of work to do and do the work in a separate step so that we're
3479   // not adding formulae and register counts while we're searching.
3480   SmallVector<WorkItem, 32> WorkItems;
3481   SmallSet<std::pair<size_t, int64_t>, 32> UniqueItems;
3482   for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator I = Sequence.begin(),
3483        E = Sequence.end(); I != E; ++I) {
3484     const SCEV *Reg = *I;
3485     const ImmMapTy &Imms = Map.find(Reg)->second;
3486
3487     // It's not worthwhile looking for reuse if there's only one offset.
3488     if (Imms.size() == 1)
3489       continue;
3490
3491     DEBUG(dbgs() << "Generating cross-use offsets for " << *Reg << ':';
3492           for (ImmMapTy::const_iterator J = Imms.begin(), JE = Imms.end();
3493                J != JE; ++J)
3494             dbgs() << ' ' << J->first;
3495           dbgs() << '\n');
3496
3497     // Examine each offset.
3498     for (ImmMapTy::const_iterator J = Imms.begin(), JE = Imms.end();
3499          J != JE; ++J) {
3500       const SCEV *OrigReg = J->second;
3501
3502       int64_t JImm = J->first;
3503       const SmallBitVector &UsedByIndices = RegUses.getUsedByIndices(OrigReg);
3504
3505       if (!isa<SCEVConstant>(OrigReg) &&
3506           UsedByIndicesMap[Reg].count() == 1) {
3507         DEBUG(dbgs() << "Skipping cross-use reuse for " << *OrigReg << '\n');
3508         continue;
3509       }
3510
3511       // Conservatively examine offsets between this orig reg a few selected
3512       // other orig regs.
3513       ImmMapTy::const_iterator OtherImms[] = {
3514         Imms.begin(), prior(Imms.end()),
3515         Imms.lower_bound((Imms.begin()->first + prior(Imms.end())->first) / 2)
3516       };
3517       for (size_t i = 0, e = array_lengthof(OtherImms); i != e; ++i) {
3518         ImmMapTy::const_iterator M = OtherImms[i];
3519         if (M == J || M == JE) continue;
3520
3521         // Compute the difference between the two.
3522         int64_t Imm = (uint64_t)JImm - M->first;
3523         for (int LUIdx = UsedByIndices.find_first(); LUIdx != -1;
3524              LUIdx = UsedByIndices.find_next(LUIdx))
3525           // Make a memo of this use, offset, and register tuple.
3526           if (UniqueItems.insert(std::make_pair(LUIdx, Imm)))
3527             WorkItems.push_back(WorkItem(LUIdx, Imm, OrigReg));
3528       }
3529     }
3530   }
3531
3532   Map.clear();
3533   Sequence.clear();
3534   UsedByIndicesMap.clear();
3535   UniqueItems.clear();
3536
3537   // Now iterate through the worklist and add new formulae.
3538   for (SmallVectorImpl<WorkItem>::const_iterator I = WorkItems.begin(),
3539        E = WorkItems.end(); I != E; ++I) {
3540     const WorkItem &WI = *I;
3541     size_t LUIdx = WI.LUIdx;
3542     LSRUse &LU = Uses[LUIdx];
3543     int64_t Imm = WI.Imm;
3544     const SCEV *OrigReg = WI.OrigReg;
3545
3546     Type *IntTy = SE.getEffectiveSCEVType(OrigReg->getType());
3547     const SCEV *NegImmS = SE.getSCEV(ConstantInt::get(IntTy, -(uint64_t)Imm));
3548     unsigned BitWidth = SE.getTypeSizeInBits(IntTy);
3549
3550     // TODO: Use a more targeted data structure.
3551     for (size_t L = 0, LE = LU.Formulae.size(); L != LE; ++L) {
3552       const Formula &F = LU.Formulae[L];
3553       // Use the immediate in the scaled register.
3554       if (F.ScaledReg == OrigReg) {
3555         int64_t Offs = (uint64_t)F.AM.BaseOffs +
3556                        Imm * (uint64_t)F.AM.Scale;
3557         // Don't create 50 + reg(-50).
3558         if (F.referencesReg(SE.getSCEV(
3559                    ConstantInt::get(IntTy, -(uint64_t)Offs))))
3560           continue;
3561         Formula NewF = F;
3562         NewF.AM.BaseOffs = Offs;
3563         if (!isLegalUse(NewF.AM, LU.MinOffset, LU.MaxOffset,
3564                         LU.Kind, LU.AccessTy, TLI))
3565           continue;
3566         NewF.ScaledReg = SE.getAddExpr(NegImmS, NewF.ScaledReg);
3567
3568         // If the new scale is a constant in a register, and adding the constant
3569         // value to the immediate would produce a value closer to zero than the
3570         // immediate itself, then the formula isn't worthwhile.
3571         if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(NewF.ScaledReg))
3572           if (C->getValue()->isNegative() !=
3573                 (NewF.AM.BaseOffs < 0) &&
3574               (C->getValue()->getValue().abs() * APInt(BitWidth, F.AM.Scale))
3575                 .ule(abs64(NewF.AM.BaseOffs)))
3576             continue;
3577
3578         // OK, looks good.
3579         (void)InsertFormula(LU, LUIdx, NewF);
3580       } else {
3581         // Use the immediate in a base register.
3582         for (size_t N = 0, NE = F.BaseRegs.size(); N != NE; ++N) {
3583           const SCEV *BaseReg = F.BaseRegs[N];
3584           if (BaseReg != OrigReg)
3585             continue;
3586           Formula NewF = F;
3587           NewF.AM.BaseOffs = (uint64_t)NewF.AM.BaseOffs + Imm;
3588           if (!isLegalUse(NewF.AM, LU.MinOffset, LU.MaxOffset,
3589                           LU.Kind, LU.AccessTy, TLI)) {
3590             if (!TLI ||
3591                 !TLI->isLegalAddImmediate((uint64_t)NewF.UnfoldedOffset + Imm))
3592               continue;
3593             NewF = F;
3594             NewF.UnfoldedOffset = (uint64_t)NewF.UnfoldedOffset + Imm;
3595           }
3596           NewF.BaseRegs[N] = SE.getAddExpr(NegImmS, BaseReg);
3597
3598           // If the new formula has a constant in a register, and adding the
3599           // constant value to the immediate would produce a value closer to
3600           // zero than the immediate itself, then the formula isn't worthwhile.
3601           for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator
3602                J = NewF.BaseRegs.begin(), JE = NewF.BaseRegs.end();
3603                J != JE; ++J)
3604             if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(*J))
3605               if ((C->getValue()->getValue() + NewF.AM.BaseOffs).abs().slt(
3606                    abs64(NewF.AM.BaseOffs)) &&
3607                   (C->getValue()->getValue() +
3608                    NewF.AM.BaseOffs).countTrailingZeros() >=
3609                    CountTrailingZeros_64(NewF.AM.BaseOffs))
3610                 goto skip_formula;
3611
3612           // Ok, looks good.
3613           (void)InsertFormula(LU, LUIdx, NewF);
3614           break;
3615         skip_formula:;
3616         }
3617       }
3618     }
3619   }
3620 }
3621
3622 /// GenerateAllReuseFormulae - Generate formulae for each use.
3623 void
3624 LSRInstance::GenerateAllReuseFormulae() {
3625   // This is split into multiple loops so that hasRegsUsedByUsesOtherThan
3626   // queries are more precise.
3627   for (size_t LUIdx = 0, NumUses = Uses.size(); LUIdx != NumUses; ++LUIdx) {
3628     LSRUse &LU = Uses[LUIdx];
3629     for (size_t i = 0, f = LU.Formulae.size(); i != f; ++i)
3630       GenerateReassociations(LU, LUIdx, LU.Formulae[i]);
3631     for (size_t i = 0, f = LU.Formulae.size(); i != f; ++i)
3632       GenerateCombinations(LU, LUIdx, LU.Formulae[i]);
3633   }
3634   for (size_t LUIdx = 0, NumUses = Uses.size(); LUIdx != NumUses; ++LUIdx) {
3635     LSRUse &LU = Uses[LUIdx];
3636     for (size_t i = 0, f = LU.Formulae.size(); i != f; ++i)
3637       GenerateSymbolicOffsets(LU, LUIdx, LU.Formulae[i]);
3638     for (size_t i = 0, f = LU.Formulae.size(); i != f; ++i)
3639       GenerateConstantOffsets(LU, LUIdx, LU.Formulae[i]);
3640     for (size_t i = 0, f = LU.Formulae.size(); i != f; ++i)
3641       GenerateICmpZeroScales(LU, LUIdx, LU.Formulae[i]);
3642     for (size_t i = 0, f = LU.Formulae.size(); i != f; ++i)
3643       GenerateScales(LU, LUIdx, LU.Formulae[i]);
3644   }
3645   for (size_t LUIdx = 0, NumUses = Uses.size(); LUIdx != NumUses; ++LUIdx) {
3646     LSRUse &LU = Uses[LUIdx];
3647     for (size_t i = 0, f = LU.Formulae.size(); i != f; ++i)
3648       GenerateTruncates(LU, LUIdx, LU.Formulae[i]);
3649   }
3650
3651   GenerateCrossUseConstantOffsets();
3652
3653   DEBUG(dbgs() << "\n"
3654                   "After generating reuse formulae:\n";
3655         print_uses(dbgs()));
3656 }
3657
3658 /// If there are multiple formulae with the same set of registers used
3659 /// by other uses, pick the best one and delete the others.
3660 void LSRInstance::FilterOutUndesirableDedicatedRegisters() {
3661   DenseSet<const SCEV *> VisitedRegs;
3662   SmallPtrSet<const SCEV *, 16> Regs;
3663   SmallPtrSet<const SCEV *, 16> LoserRegs;
3664 #ifndef NDEBUG
3665   bool ChangedFormulae = false;
3666 #endif
3667
3668   // Collect the best formula for each unique set of shared registers. This
3669   // is reset for each use.
3670   typedef DenseMap<SmallVector<const SCEV *, 2>, size_t, UniquifierDenseMapInfo>
3671     BestFormulaeTy;
3672   BestFormulaeTy BestFormulae;
3673
3674   for (size_t LUIdx = 0, NumUses = Uses.size(); LUIdx != NumUses; ++LUIdx) {
3675     LSRUse &LU = Uses[LUIdx];
3676     DEBUG(dbgs() << "Filtering for use "; LU.print(dbgs()); dbgs() << '\n');
3677
3678     bool Any = false;
3679     for (size_t FIdx = 0, NumForms = LU.Formulae.size();
3680          FIdx != NumForms; ++FIdx) {
3681       Formula &F = LU.Formulae[FIdx];
3682
3683       // Some formulas are instant losers. For example, they may depend on
3684       // nonexistent AddRecs from other loops. These need to be filtered
3685       // immediately, otherwise heuristics could choose them over others leading
3686       // to an unsatisfactory solution. Passing LoserRegs into RateFormula here
3687       // avoids the need to recompute this information across formulae using the
3688       // same bad AddRec. Passing LoserRegs is also essential unless we remove
3689       // the corresponding bad register from the Regs set.
3690       Cost CostF;
3691       Regs.clear();
3692       CostF.RateFormula(F, Regs, VisitedRegs, L, LU.Offsets, SE, DT,
3693                         &LoserRegs);
3694       if (CostF.isLoser()) {
3695         // During initial formula generation, undesirable formulae are generated
3696         // by uses within other loops that have some non-trivial address mode or
3697         // use the postinc form of the IV. LSR needs to provide these formulae
3698         // as the basis of rediscovering the desired formula that uses an AddRec
3699         // corresponding to the existing phi. Once all formulae have been
3700         // generated, these initial losers may be pruned.
3701         DEBUG(dbgs() << "  Filtering loser "; F.print(dbgs());
3702               dbgs() << "\n");
3703       }
3704       else {
3705         SmallVector<const SCEV *, 2> Key;
3706         for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator J = F.BaseRegs.begin(),
3707                JE = F.BaseRegs.end(); J != JE; ++J) {
3708           const SCEV *Reg = *J;
3709           if (RegUses.isRegUsedByUsesOtherThan(Reg, LUIdx))
3710             Key.push_back(Reg);
3711         }
3712         if (F.ScaledReg &&
3713             RegUses.isRegUsedByUsesOtherThan(F.ScaledReg, LUIdx))
3714           Key.push_back(F.ScaledReg);
3715         // Unstable sort by host order ok, because this is only used for
3716         // uniquifying.
3717         std::sort(Key.begin(), Key.end());
3718
3719         std::pair<BestFormulaeTy::const_iterator, bool> P =
3720           BestFormulae.insert(std::make_pair(Key, FIdx));
3721         if (P.second)
3722           continue;
3723
3724         Formula &Best = LU.Formulae[P.first->second];
3725
3726         Cost CostBest;
3727         Regs.clear();
3728         CostBest.RateFormula(Best, Regs, VisitedRegs, L, LU.Offsets, SE, DT);
3729         if (CostF < CostBest)
3730           std::swap(F, Best);
3731         DEBUG(dbgs() << "  Filtering out formula "; F.print(dbgs());
3732               dbgs() << "\n"
3733                         "    in favor of formula "; Best.print(dbgs());
3734               dbgs() << '\n');
3735       }
3736 #ifndef NDEBUG
3737       ChangedFormulae = true;
3738 #endif
3739       LU.DeleteFormula(F);
3740       --FIdx;
3741       --NumForms;
3742       Any = true;
3743     }
3744
3745     // Now that we've filtered out some formulae, recompute the Regs set.
3746     if (Any)
3747       LU.RecomputeRegs(LUIdx, RegUses);
3748
3749     // Reset this to prepare for the next use.
3750     BestFormulae.clear();
3751   }
3752
3753   DEBUG(if (ChangedFormulae) {
3754           dbgs() << "\n"
3755                     "After filtering out undesirable candidates:\n";
3756           print_uses(dbgs());
3757         });
3758 }
3759
3760 // This is a rough guess that seems to work fairly well.
3761 static const size_t ComplexityLimit = UINT16_MAX;
3762
3763 /// EstimateSearchSpaceComplexity - Estimate the worst-case number of
3764 /// solutions the solver might have to consider. It almost never considers
3765 /// this many solutions because it prune the search space, but the pruning
3766 /// isn't always sufficient.
3767 size_t LSRInstance::EstimateSearchSpaceComplexity() const {
3768   size_t Power = 1;
3769   for (SmallVectorImpl<LSRUse>::const_iterator I = Uses.begin(),
3770        E = Uses.end(); I != E; ++I) {
3771     size_t FSize = I->Formulae.size();
3772     if (FSize >= ComplexityLimit) {
3773       Power = ComplexityLimit;
3774       break;
3775     }
3776     Power *= FSize;
3777     if (Power >= ComplexityLimit)
3778       break;
3779   }
3780   return Power;
3781 }
3782
3783 /// NarrowSearchSpaceByDetectingSupersets - When one formula uses a superset
3784 /// of the registers of another formula, it won't help reduce register
3785 /// pressure (though it may not necessarily hurt register pressure); remove
3786 /// it to simplify the system.
3787 void LSRInstance::NarrowSearchSpaceByDetectingSupersets() {
3788   if (EstimateSearchSpaceComplexity() >= ComplexityLimit) {
3789     DEBUG(dbgs() << "The search space is too complex.\n");
3790
3791     DEBUG(dbgs() << "Narrowing the search space by eliminating formulae "
3792                     "which use a superset of registers used by other "
3793                     "formulae.\n");
3794
3795     for (size_t LUIdx = 0, NumUses = Uses.size(); LUIdx != NumUses; ++LUIdx) {
3796       LSRUse &LU = Uses[LUIdx];
3797       bool Any = false;
3798       for (size_t i = 0, e = LU.Formulae.size(); i != e; ++i) {
3799         Formula &F = LU.Formulae[i];
3800         // Look for a formula with a constant or GV in a register. If the use
3801         // also has a formula with that same value in an immediate field,
3802         // delete the one that uses a register.
3803         for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator
3804              I = F.BaseRegs.begin(), E = F.BaseRegs.end(); I != E; ++I) {
3805           if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(*I)) {
3806             Formula NewF = F;
3807             NewF.AM.BaseOffs += C->getValue()->getSExtValue();
3808             NewF.BaseRegs.erase(NewF.BaseRegs.begin() +
3809                                 (I - F.BaseRegs.begin()));
3810             if (LU.HasFormulaWithSameRegs(NewF)) {
3811               DEBUG(dbgs() << "  Deleting "; F.print(dbgs()); dbgs() << '\n');
3812               LU.DeleteFormula(F);
3813               --i;
3814               --e;
3815               Any = true;
3816               break;
3817             }
3818           } else if (const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(*I)) {
3819             if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(U->getValue()))
3820               if (!F.AM.BaseGV) {
3821                 Formula NewF = F;
3822                 NewF.AM.BaseGV = GV;
3823                 NewF.BaseRegs.erase(NewF.BaseRegs.begin() +
3824                                     (I - F.BaseRegs.begin()));
3825                 if (LU.HasFormulaWithSameRegs(NewF)) {
3826                   DEBUG(dbgs() << "  Deleting "; F.print(dbgs());
3827                         dbgs() << '\n');
3828                   LU.DeleteFormula(F);
3829                   --i;
3830                   --e;
3831                   Any = true;
3832                   break;
3833                 }
3834               }
3835           }
3836         }
3837       }
3838       if (Any)
3839         LU.RecomputeRegs(LUIdx, RegUses);
3840     }
3841
3842     DEBUG(dbgs() << "After pre-selection:\n";
3843           print_uses(dbgs()));
3844   }
3845 }
3846
3847 /// NarrowSearchSpaceByCollapsingUnrolledCode - When there are many registers
3848 /// for expressions like A, A+1, A+2, etc., allocate a single register for
3849 /// them.
3850 void LSRInstance::NarrowSearchSpaceByCollapsingUnrolledCode() {
3851   if (EstimateSearchSpaceComplexity() >= ComplexityLimit) {
3852     DEBUG(dbgs() << "The search space is too complex.\n");
3853
3854     DEBUG(dbgs() << "Narrowing the search space by assuming that uses "
3855                     "separated by a constant offset will use the same "
3856                     "registers.\n");
3857
3858     // This is especially useful for unrolled loops.
3859
3860     for (size_t LUIdx = 0, NumUses = Uses.size(); LUIdx != NumUses; ++LUIdx) {
3861       LSRUse &LU = Uses[LUIdx];
3862       for (SmallVectorImpl<Formula>::const_iterator I = LU.Formulae.begin(),
3863            E = LU.Formulae.end(); I != E; ++I) {
3864         const Formula &F = *I;
3865         if (F.AM.BaseOffs != 0 && F.AM.Scale == 0) {
3866           if (LSRUse *LUThatHas = FindUseWithSimilarFormula(F, LU)) {
3867             if (reconcileNewOffset(*LUThatHas, F.AM.BaseOffs,
3868                                    /*HasBaseReg=*/false,
3869                                    LU.Kind, LU.AccessTy)) {
3870               DEBUG(dbgs() << "  Deleting use "; LU.print(dbgs());
3871                     dbgs() << '\n');
3872
3873               LUThatHas->AllFixupsOutsideLoop &= LU.AllFixupsOutsideLoop;
3874
3875               // Update the relocs to reference the new use.
3876               for (SmallVectorImpl<LSRFixup>::iterator I = Fixups.begin(),
3877                    E = Fixups.end(); I != E; ++I) {
3878                 LSRFixup &Fixup = *I;
3879                 if (Fixup.LUIdx == LUIdx) {
3880                   Fixup.LUIdx = LUThatHas - &Uses.front();
3881                   Fixup.Offset += F.AM.BaseOffs;
3882                   // Add the new offset to LUThatHas' offset list.
3883                   if (LUThatHas->Offsets.back() != Fixup.Offset) {
3884                     LUThatHas->Offsets.push_back(Fixup.Offset);
3885                     if (Fixup.Offset > LUThatHas->MaxOffset)
3886                       LUThatHas->MaxOffset = Fixup.Offset;
3887                     if (Fixup.Offset < LUThatHas->MinOffset)
3888                       LUThatHas->MinOffset = Fixup.Offset;
3889                   }
3890                   DEBUG(dbgs() << "New fixup has offset "
3891                                << Fixup.Offset << '\n');
3892                 }
3893                 if (Fixup.LUIdx == NumUses-1)
3894                   Fixup.LUIdx = LUIdx;
3895               }
3896
3897               // Delete formulae from the new use which are no longer legal.
3898               bool Any = false;
3899               for (size_t i = 0, e = LUThatHas->Formulae.size(); i != e; ++i) {
3900                 Formula &F = LUThatHas->Formulae[i];
3901                 if (!isLegalUse(F.AM,
3902                                 LUThatHas->MinOffset, LUThatHas->MaxOffset,
3903                                 LUThatHas->Kind, LUThatHas->AccessTy, TLI)) {
3904                   DEBUG(dbgs() << "  Deleting "; F.print(dbgs());
3905                         dbgs() << '\n');
3906                   LUThatHas->DeleteFormula(F);
3907                   --i;
3908                   --e;
3909                   Any = true;
3910                 }
3911               }
3912               if (Any)
3913                 LUThatHas->RecomputeRegs(LUThatHas - &Uses.front(), RegUses);
3914
3915               // Delete the old use.
3916               DeleteUse(LU, LUIdx);
3917               --LUIdx;
3918               --NumUses;
3919               break;
3920             }
3921           }
3922         }
3923       }
3924     }
3925
3926     DEBUG(dbgs() << "After pre-selection:\n";
3927           print_uses(dbgs()));
3928   }
3929 }
3930
3931 /// NarrowSearchSpaceByRefilteringUndesirableDedicatedRegisters - Call
3932 /// FilterOutUndesirableDedicatedRegisters again, if necessary, now that
3933 /// we've done more filtering, as it may be able to find more formulae to
3934 /// eliminate.
3935 void LSRInstance::NarrowSearchSpaceByRefilteringUndesirableDedicatedRegisters(){
3936   if (EstimateSearchSpaceComplexity() >= ComplexityLimit) {
3937     DEBUG(dbgs() << "The search space is too complex.\n");
3938
3939     DEBUG(dbgs() << "Narrowing the search space by re-filtering out "
3940                     "undesirable dedicated registers.\n");
3941
3942     FilterOutUndesirableDedicatedRegisters();
3943
3944     DEBUG(dbgs() << "After pre-selection:\n";
3945           print_uses(dbgs()));
3946   }
3947 }
3948
3949 /// NarrowSearchSpaceByPickingWinnerRegs - Pick a register which seems likely
3950 /// to be profitable, and then in any use which has any reference to that
3951 /// register, delete all formulae which do not reference that register.
3952 void LSRInstance::NarrowSearchSpaceByPickingWinnerRegs() {
3953   // With all other options exhausted, loop until the system is simple
3954   // enough to handle.
3955   SmallPtrSet<const SCEV *, 4> Taken;
3956   while (EstimateSearchSpaceComplexity() >= ComplexityLimit) {
3957     // Ok, we have too many of formulae on our hands to conveniently handle.
3958     // Use a rough heuristic to thin out the list.
3959     DEBUG(dbgs() << "The search space is too complex.\n");
3960
3961     // Pick the register which is used by the most LSRUses, which is likely
3962     // to be a good reuse register candidate.
3963     const SCEV *Best = 0;
3964     unsigned BestNum = 0;
3965     for (RegUseTracker::const_iterator I = RegUses.begin(), E = RegUses.end();
3966          I != E; ++I) {
3967       const SCEV *Reg = *I;
3968       if (Taken.count(Reg))
3969         continue;
3970       if (!Best)
3971         Best = Reg;
3972       else {
3973         unsigned Count = RegUses.getUsedByIndices(Reg).count();
3974         if (Count > BestNum) {
3975           Best = Reg;
3976           BestNum = Count;
3977         }
3978       }
3979     }
3980
3981     DEBUG(dbgs() << "Narrowing the search space by assuming " << *Best
3982                  << " will yield profitable reuse.\n");
3983     Taken.insert(Best);
3984
3985     // In any use with formulae which references this register, delete formulae
3986     // which don't reference it.
3987     for (size_t LUIdx = 0, NumUses = Uses.size(); LUIdx != NumUses; ++LUIdx) {
3988       LSRUse &LU = Uses[LUIdx];
3989       if (!LU.Regs.count(Best)) continue;
3990
3991       bool Any = false;
3992       for (size_t i = 0, e = LU.Formulae.size(); i != e; ++i) {
3993         Formula &F = LU.Formulae[i];
3994         if (!F.referencesReg(Best)) {
3995           DEBUG(dbgs() << "  Deleting "; F.print(dbgs()); dbgs() << '\n');
3996           LU.DeleteFormula(F);
3997           --e;
3998           --i;
3999           Any = true;
4000           assert(e != 0 && "Use has no formulae left! Is Regs inconsistent?");
4001           continue;
4002         }
4003       }
4004
4005       if (Any)
4006         LU.RecomputeRegs(LUIdx, RegUses);
4007     }
4008
4009     DEBUG(dbgs() << "After pre-selection:\n";
4010           print_uses(dbgs()));
4011   }
4012 }
4013
4014 /// NarrowSearchSpaceUsingHeuristics - If there are an extraordinary number of
4015 /// formulae to choose from, use some rough heuristics to prune down the number
4016 /// of formulae. This keeps the main solver from taking an extraordinary amount
4017 /// of time in some worst-case scenarios.
4018 void LSRInstance::NarrowSearchSpaceUsingHeuristics() {
4019   NarrowSearchSpaceByDetectingSupersets();
4020   NarrowSearchSpaceByCollapsingUnrolledCode();
4021   NarrowSearchSpaceByRefilteringUndesirableDedicatedRegisters();
4022   NarrowSearchSpaceByPickingWinnerRegs();
4023 }
4024
4025 /// SolveRecurse - This is the recursive solver.
4026 void LSRInstance::SolveRecurse(SmallVectorImpl<const Formula *> &Solution,
4027                                Cost &SolutionCost,
4028                                SmallVectorImpl<const Formula *> &Workspace,
4029                                const Cost &CurCost,
4030                                const SmallPtrSet<const SCEV *, 16> &CurRegs,
4031                                DenseSet<const SCEV *> &VisitedRegs) const {
4032   // Some ideas:
4033   //  - prune more:
4034   //    - use more aggressive filtering
4035   //    - sort the formula so that the most profitable solutions are found first
4036   //    - sort the uses too
4037   //  - search faster:
4038   //    - don't compute a cost, and then compare. compare while computing a cost
4039   //      and bail early.
4040   //    - track register sets with SmallBitVector
4041
4042   const LSRUse &LU = Uses[Workspace.size()];
4043
4044   // If this use references any register that's already a part of the
4045   // in-progress solution, consider it a requirement that a formula must
4046   // reference that register in order to be considered. This prunes out
4047   // unprofitable searching.
4048   SmallSetVector<const SCEV *, 4> ReqRegs;
4049   for (SmallPtrSet<const SCEV *, 16>::const_iterator I = CurRegs.begin(),
4050        E = CurRegs.end(); I != E; ++I)
4051     if (LU.Regs.count(*I))
4052       ReqRegs.insert(*I);
4053
4054   SmallPtrSet<const SCEV *, 16> NewRegs;
4055   Cost NewCost;
4056   for (SmallVectorImpl<Formula>::const_iterator I = LU.Formulae.begin(),
4057        E = LU.Formulae.end(); I != E; ++I) {
4058     const Formula &F = *I;
4059
4060     // Ignore formulae which do not use any of the required registers.
4061     bool SatisfiedReqReg = true;
4062     for (SmallSetVector<const SCEV *, 4>::const_iterator J = ReqRegs.begin(),
4063          JE = ReqRegs.end(); J != JE; ++J) {
4064       const SCEV *Reg = *J;
4065       if ((!F.ScaledReg || F.ScaledReg != Reg) &&
4066           std::find(F.BaseRegs.begin(), F.BaseRegs.end(), Reg) ==
4067           F.BaseRegs.end()) {
4068         SatisfiedReqReg = false;
4069         break;
4070       }
4071     }
4072     if (!SatisfiedReqReg) {
4073       // If none of the formulae satisfied the required registers, then we could
4074       // clear ReqRegs and try again. Currently, we simply give up in this case.
4075       continue;
4076     }
4077
4078     // Evaluate the cost of the current formula. If it's already worse than
4079     // the current best, prune the search at that point.
4080     NewCost = CurCost;
4081     NewRegs = CurRegs;
4082     NewCost.RateFormula(F, NewRegs, VisitedRegs, L, LU.Offsets, SE, DT);
4083     if (NewCost < SolutionCost) {
4084       Workspace.push_back(&F);
4085       if (Workspace.size() != Uses.size()) {
4086         SolveRecurse(Solution, SolutionCost, Workspace, NewCost,
4087                      NewRegs, VisitedRegs);
4088         if (F.getNumRegs() == 1 && Workspace.size() == 1)
4089           VisitedRegs.insert(F.ScaledReg ? F.ScaledReg : F.BaseRegs[0]);
4090       } else {
4091         DEBUG(dbgs() << "New best at "; NewCost.print(dbgs());
4092               dbgs() << ".\n Regs:";
4093               for (SmallPtrSet<const SCEV *, 16>::const_iterator
4094                    I = NewRegs.begin(), E = NewRegs.end(); I != E; ++I)
4095                 dbgs() << ' ' << **I;
4096               dbgs() << '\n');
4097
4098         SolutionCost = NewCost;
4099         Solution = Workspace;
4100       }
4101       Workspace.pop_back();
4102     }
4103   }
4104 }
4105
4106 /// Solve - Choose one formula from each use. Return the results in the given
4107 /// Solution vector.
4108 void LSRInstance::Solve(SmallVectorImpl<const Formula *> &Solution) const {
4109   SmallVector<const Formula *, 8> Workspace;
4110   Cost SolutionCost;
4111   SolutionCost.Loose();
4112   Cost CurCost;
4113   SmallPtrSet<const SCEV *, 16> CurRegs;
4114   DenseSet<const SCEV *> VisitedRegs;
4115   Workspace.reserve(Uses.size());
4116
4117   // SolveRecurse does all the work.
4118   SolveRecurse(Solution, SolutionCost, Workspace, CurCost,
4119                CurRegs, VisitedRegs);
4120   if (Solution.empty()) {
4121     DEBUG(dbgs() << "\nNo Satisfactory Solution\n");
4122     return;
4123   }
4124
4125   // Ok, we've now made all our decisions.
4126   DEBUG(dbgs() << "\n"
4127                   "The chosen solution requires "; SolutionCost.print(dbgs());
4128         dbgs() << ":\n";
4129         for (size_t i = 0, e = Uses.size(); i != e; ++i) {
4130           dbgs() << "  ";
4131           Uses[i].print(dbgs());
4132           dbgs() << "\n"
4133                     "    ";
4134           Solution[i]->print(dbgs());
4135           dbgs() << '\n';
4136         });
4137
4138   assert(Solution.size() == Uses.size() && "Malformed solution!");
4139 }
4140
4141 /// HoistInsertPosition - Helper for AdjustInsertPositionForExpand. Climb up
4142 /// the dominator tree far as we can go while still being dominated by the
4143 /// input positions. This helps canonicalize the insert position, which
4144 /// encourages sharing.
4145 BasicBlock::iterator
4146 LSRInstance::HoistInsertPosition(BasicBlock::iterator IP,
4147                                  const SmallVectorImpl<Instruction *> &Inputs)
4148                                                                          const {
4149   for (;;) {
4150     const Loop *IPLoop = LI.getLoopFor(IP->getParent());
4151     unsigned IPLoopDepth = IPLoop ? IPLoop->getLoopDepth() : 0;
4152
4153     BasicBlock *IDom;
4154     for (DomTreeNode *Rung = DT.getNode(IP->getParent()); ; ) {
4155       if (!Rung) return IP;
4156       Rung = Rung->getIDom();
4157       if (!Rung) return IP;
4158       IDom = Rung->getBlock();
4159
4160       // Don't climb into a loop though.
4161       const Loop *IDomLoop = LI.getLoopFor(IDom);
4162       unsigned IDomDepth = IDomLoop ? IDomLoop->getLoopDepth() : 0;
4163       if (IDomDepth <= IPLoopDepth &&
4164           (IDomDepth != IPLoopDepth || IDomLoop == IPLoop))
4165         break;
4166     }
4167
4168     bool AllDominate = true;
4169     Instruction *BetterPos = 0;
4170     Instruction *Tentative = IDom->getTerminator();
4171     for (SmallVectorImpl<Instruction *>::const_iterator I = Inputs.begin(),
4172          E = Inputs.end(); I != E; ++I) {
4173       Instruction *Inst = *I;
4174       if (Inst == Tentative || !DT.dominates(Inst, Tentative)) {
4175         AllDominate = false;
4176         break;
4177       }
4178       // Attempt to find an insert position in the middle of the block,
4179       // instead of at the end, so that it can be used for other expansions.
4180       if (IDom == Inst->getParent() &&
4181           (!BetterPos || !DT.dominates(Inst, BetterPos)))
4182         BetterPos = llvm::next(BasicBlock::iterator(Inst));
4183     }
4184     if (!AllDominate)
4185       break;
4186     if (BetterPos)
4187       IP = BetterPos;
4188     else
4189       IP = Tentative;
4190   }
4191
4192   return IP;
4193 }
4194
4195 /// AdjustInsertPositionForExpand - Determine an input position which will be
4196 /// dominated by the operands and which will dominate the result.
4197 BasicBlock::iterator
4198 LSRInstance::AdjustInsertPositionForExpand(BasicBlock::iterator LowestIP,
4199                                            const LSRFixup &LF,
4200                                            const LSRUse &LU,
4201                                            SCEVExpander &Rewriter) const {
4202   // Collect some instructions which must be dominated by the
4203   // expanding replacement. These must be dominated by any operands that
4204   // will be required in the expansion.
4205   SmallVector<Instruction *, 4> Inputs;
4206   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(LF.OperandValToReplace))
4207     Inputs.push_back(I);
4208   if (LU.Kind == LSRUse::ICmpZero)
4209     if (Instruction *I =
4210           dyn_cast<Instruction>(cast<ICmpInst>(LF.UserInst)->getOperand(1)))
4211       Inputs.push_back(I);
4212   if (LF.PostIncLoops.count(L)) {
4213     if (LF.isUseFullyOutsideLoop(L))
4214       Inputs.push_back(L->getLoopLatch()->getTerminator());
4215     else
4216       Inputs.push_back(IVIncInsertPos);
4217   }
4218   // The expansion must also be dominated by the increment positions of any
4219   // loops it for which it is using post-inc mode.
4220   for (PostIncLoopSet::const_iterator I = LF.PostIncLoops.begin(),
4221        E = LF.PostIncLoops.end(); I != E; ++I) {
4222     const Loop *PIL = *I;
4223     if (PIL == L) continue;
4224
4225     // Be dominated by the loop exit.
4226     SmallVector<BasicBlock *, 4> ExitingBlocks;
4227     PIL->getExitingBlocks(ExitingBlocks);
4228     if (!ExitingBlocks.empty()) {
4229       BasicBlock *BB = ExitingBlocks[0];
4230       for (unsigned i = 1, e = ExitingBlocks.size(); i != e; ++i)
4231         BB = DT.findNearestCommonDominator(BB, ExitingBlocks[i]);
4232       Inputs.push_back(BB->getTerminator());
4233     }
4234   }
4235
4236   assert(!isa<PHINode>(LowestIP) && !isa<LandingPadInst>(LowestIP)
4237          && !isa<DbgInfoIntrinsic>(LowestIP) &&
4238          "Insertion point must be a normal instruction");
4239
4240   // Then, climb up the immediate dominator tree as far as we can go while
4241   // still being dominated by the input positions.
4242   BasicBlock::iterator IP = HoistInsertPosition(LowestIP, Inputs);
4243
4244   // Don't insert instructions before PHI nodes.
4245   while (isa<PHINode>(IP)) ++IP;
4246
4247   // Ignore landingpad instructions.
4248   while (isa<LandingPadInst>(IP)) ++IP;
4249
4250   // Ignore debug intrinsics.
4251   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(IP)) ++IP;
4252
4253   // Set IP below instructions recently inserted by SCEVExpander. This keeps the
4254   // IP consistent across expansions and allows the previously inserted
4255   // instructions to be reused by subsequent expansion.
4256   while (Rewriter.isInsertedInstruction(IP) && IP != LowestIP) ++IP;
4257
4258   return IP;
4259 }
4260
4261 /// Expand - Emit instructions for the leading candidate expression for this
4262 /// LSRUse (this is called "expanding").
4263 Value *LSRInstance::Expand(const LSRFixup &LF,
4264                            const Formula &F,
4265                            BasicBlock::iterator IP,
4266                            SCEVExpander &Rewriter,
4267                            SmallVectorImpl<WeakVH> &DeadInsts) const {
4268   const LSRUse &LU = Uses[LF.LUIdx];
4269
4270   // Determine an input position which will be dominated by the operands and
4271   // which will dominate the result.
4272   IP = AdjustInsertPositionForExpand(IP, LF, LU, Rewriter);
4273
4274   // Inform the Rewriter if we have a post-increment use, so that it can
4275   // perform an advantageous expansion.
4276   Rewriter.setPostInc(LF.PostIncLoops);
4277
4278   // This is the type that the user actually needs.
4279   Type *OpTy = LF.OperandValToReplace->getType();
4280   // This will be the type that we'll initially expand to.
4281   Type *Ty = F.getType();
4282   if (!Ty)
4283     // No type known; just expand directly to the ultimate type.
4284     Ty = OpTy;
4285   else if (SE.getEffectiveSCEVType(Ty) == SE.getEffectiveSCEVType(OpTy))
4286     // Expand directly to the ultimate type if it's the right size.
4287     Ty = OpTy;
4288   // This is the type to do integer arithmetic in.
4289   Type *IntTy = SE.getEffectiveSCEVType(Ty);
4290
4291   // Build up a list of operands to add together to form the full base.
4292   SmallVector<const SCEV *, 8> Ops;
4293
4294   // Expand the BaseRegs portion.
4295   for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator I = F.BaseRegs.begin(),
4296        E = F.BaseRegs.end(); I != E; ++I) {
4297     const SCEV *Reg = *I;
4298     assert(!Reg->isZero() && "Zero allocated in a base register!");
4299
4300     // If we're expanding for a post-inc user, make the post-inc adjustment.
4301     PostIncLoopSet &Loops = const_cast<PostIncLoopSet &>(LF.PostIncLoops);
4302     Reg = TransformForPostIncUse(Denormalize, Reg,
4303                                  LF.UserInst, LF.OperandValToReplace,
4304                                  Loops, SE, DT);
4305
4306     Ops.push_back(SE.getUnknown(Rewriter.expandCodeFor(Reg, 0, IP)));
4307   }
4308
4309   // Expand the ScaledReg portion.
4310   Value *ICmpScaledV = 0;
4311   if (F.AM.Scale != 0) {
4312     const SCEV *ScaledS = F.ScaledReg;
4313
4314     // If we're expanding for a post-inc user, make the post-inc adjustment.
4315     PostIncLoopSet &Loops = const_cast<PostIncLoopSet &>(LF.PostIncLoops);
4316     ScaledS = TransformForPostIncUse(Denormalize, ScaledS,
4317                                      LF.UserInst, LF.OperandValToReplace,
4318                                      Loops, SE, DT);
4319
4320     if (LU.Kind == LSRUse::ICmpZero) {
4321       // An interesting way of "folding" with an icmp is to use a negated
4322       // scale, which we'll implement by inserting it into the other operand
4323       // of the icmp.
4324       assert(F.AM.Scale == -1 &&
4325              "The only scale supported by ICmpZero uses is -1!");
4326       ICmpScaledV = Rewriter.expandCodeFor(ScaledS, 0, IP);
4327     } else {
4328       // Otherwise just expand the scaled register and an explicit scale,
4329       // which is expected to be matched as part of the address.
4330
4331       // Flush the operand list to suppress SCEVExpander hoisting address modes.
4332       if (!Ops.empty() && LU.Kind == LSRUse::Address) {
4333         Value *FullV = Rewriter.expandCodeFor(SE.getAddExpr(Ops), Ty, IP);
4334         Ops.clear();
4335         Ops.push_back(SE.getUnknown(FullV));
4336       }
4337       ScaledS = SE.getUnknown(Rewriter.expandCodeFor(ScaledS, 0, IP));
4338       ScaledS = SE.getMulExpr(ScaledS,
4339                               SE.getConstant(ScaledS->getType(), F.AM.Scale));
4340       Ops.push_back(ScaledS);
4341     }
4342   }
4343
4344   // Expand the GV portion.
4345   if (F.AM.BaseGV) {
4346     // Flush the operand list to suppress SCEVExpander hoisting.
4347     if (!Ops.empty()) {
4348       Value *FullV = Rewriter.expandCodeFor(SE.getAddExpr(Ops), Ty, IP);
4349       Ops.clear();
4350       Ops.push_back(SE.getUnknown(FullV));
4351     }
4352     Ops.push_back(SE.getUnknown(F.AM.BaseGV));
4353   }
4354
4355   // Flush the operand list to suppress SCEVExpander hoisting of both folded and
4356   // unfolded offsets. LSR assumes they both live next to their uses.
4357   if (!Ops.empty()) {
4358     Value *FullV = Rewriter.expandCodeFor(SE.getAddExpr(Ops), Ty, IP);
4359     Ops.clear();
4360     Ops.push_back(SE.getUnknown(FullV));
4361   }
4362
4363   // Expand the immediate portion.
4364   int64_t Offset = (uint64_t)F.AM.BaseOffs + LF.Offset;
4365   if (Offset != 0) {
4366     if (LU.Kind == LSRUse::ICmpZero) {
4367       // The other interesting way of "folding" with an ICmpZero is to use a
4368       // negated immediate.
4369       if (!ICmpScaledV)
4370         ICmpScaledV = ConstantInt::get(IntTy, -(uint64_t)Offset);
4371       else {
4372         Ops.push_back(SE.getUnknown(ICmpScaledV));
4373         ICmpScaledV = ConstantInt::get(IntTy, Offset);
4374       }
4375     } else {
4376       // Just add the immediate values. These again are expected to be matched
4377       // as part of the address.
4378       Ops.push_back(SE.getUnknown(ConstantInt::getSigned(IntTy, Offset)));
4379     }
4380   }
4381
4382   // Expand the unfolded offset portion.
4383   int64_t UnfoldedOffset = F.UnfoldedOffset;
4384   if (UnfoldedOffset != 0) {
4385     // Just add the immediate values.
4386     Ops.push_back(SE.getUnknown(ConstantInt::getSigned(IntTy,
4387                                                        UnfoldedOffset)));
4388   }
4389
4390   // Emit instructions summing all the operands.
4391   const SCEV *FullS = Ops.empty() ?
4392                       SE.getConstant(IntTy, 0) :
4393                       SE.getAddExpr(Ops);
4394   Value *FullV = Rewriter.expandCodeFor(FullS, Ty, IP);
4395
4396   // We're done expanding now, so reset the rewriter.
4397   Rewriter.clearPostInc();
4398
4399   // An ICmpZero Formula represents an ICmp which we're handling as a
4400   // comparison against zero. Now that we've expanded an expression for that
4401   // form, update the ICmp's other operand.
4402   if (LU.Kind == LSRUse::ICmpZero) {
4403     ICmpInst *CI = cast<ICmpInst>(LF.UserInst);
4404     DeadInsts.push_back(CI->getOperand(1));
4405     assert(!F.AM.BaseGV && "ICmp does not support folding a global value and "
4406                            "a scale at the same time!");
4407     if (F.AM.Scale == -1) {
4408       if (ICmpScaledV->getType() != OpTy) {
4409         Instruction *Cast =
4410           CastInst::Create(CastInst::getCastOpcode(ICmpScaledV, false,
4411                                                    OpTy, false),
4412                            ICmpScaledV, OpTy, "tmp", CI);
4413         ICmpScaledV = Cast;
4414       }
4415       CI->setOperand(1, ICmpScaledV);
4416     } else {
4417       assert(F.AM.Scale == 0 &&
4418              "ICmp does not support folding a global value and "
4419              "a scale at the same time!");
4420       Constant *C = ConstantInt::getSigned(SE.getEffectiveSCEVType(OpTy),
4421                                            -(uint64_t)Offset);
4422       if (C->getType() != OpTy)
4423         C = ConstantExpr::getCast(CastInst::getCastOpcode(C, false,
4424                                                           OpTy, false),
4425                                   C, OpTy);
4426
4427       CI->setOperand(1, C);
4428     }
4429   }
4430
4431   return FullV;
4432 }
4433
4434 /// RewriteForPHI - Helper for Rewrite. PHI nodes are special because the use
4435 /// of their operands effectively happens in their predecessor blocks, so the
4436 /// expression may need to be expanded in multiple places.
4437 void LSRInstance::RewriteForPHI(PHINode *PN,
4438                                 const LSRFixup &LF,
4439                                 const Formula &F,
4440                                 SCEVExpander &Rewriter,
4441                                 SmallVectorImpl<WeakVH> &DeadInsts,
4442                                 Pass *P) const {
4443   DenseMap<BasicBlock *, Value *> Inserted;
4444   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
4445     if (PN->getIncomingValue(i) == LF.OperandValToReplace) {
4446       BasicBlock *BB = PN->getIncomingBlock(i);
4447
4448       // If this is a critical edge, split the edge so that we do not insert
4449       // the code on all predecessor/successor paths.  We do this unless this
4450       // is the canonical backedge for this loop, which complicates post-inc
4451       // users.
4452       if (e != 1 && BB->getTerminator()->getNumSuccessors() > 1 &&
4453           !isa<IndirectBrInst>(BB->getTerminator())) {
4454         BasicBlock *Parent = PN->getParent();
4455         Loop *PNLoop = LI.getLoopFor(Parent);
4456         if (!PNLoop || Parent != PNLoop->getHeader()) {
4457           // Split the critical edge.
4458           BasicBlock *NewBB = 0;
4459           if (!Parent->isLandingPad()) {
4460             NewBB = SplitCriticalEdge(BB, Parent, P,
4461                                       /*MergeIdenticalEdges=*/true,
4462                                       /*DontDeleteUselessPhis=*/true);
4463           } else {
4464             SmallVector<BasicBlock*, 2> NewBBs;
4465             SplitLandingPadPredecessors(Parent, BB, "", "", P, NewBBs);
4466             NewBB = NewBBs[0];
4467           }
4468           // If NewBB==NULL, then SplitCriticalEdge refused to split because all
4469           // phi predecessors are identical. The simple thing to do is skip
4470           // splitting in this case rather than complicate the API.
4471           if (NewBB) {
4472             // If PN is outside of the loop and BB is in the loop, we want to
4473             // move the block to be immediately before the PHI block, not
4474             // immediately after BB.
4475             if (L->contains(BB) && !L->contains(PN))
4476               NewBB->moveBefore(PN->getParent());
4477
4478             // Splitting the edge can reduce the number of PHI entries we have.
4479             e = PN->getNumIncomingValues();
4480             BB = NewBB;
4481             i = PN->getBasicBlockIndex(BB);
4482           }
4483         }
4484       }
4485
4486       std::pair<DenseMap<BasicBlock *, Value *>::iterator, bool> Pair =
4487         Inserted.insert(std::make_pair(BB, static_cast<Value *>(0)));
4488       if (!Pair.second)
4489         PN->setIncomingValue(i, Pair.first->second);
4490       else {
4491         Value *FullV = Expand(LF, F, BB->getTerminator(), Rewriter, DeadInsts);
4492
4493         // If this is reuse-by-noop-cast, insert the noop cast.
4494         Type *OpTy = LF.OperandValToReplace->getType();
4495         if (FullV->getType() != OpTy)
4496           FullV =
4497             CastInst::Create(CastInst::getCastOpcode(FullV, false,
4498                                                      OpTy, false),
4499                              FullV, LF.OperandValToReplace->getType(),
4500                              "tmp", BB->getTerminator());
4501
4502         PN->setIncomingValue(i, FullV);
4503         Pair.first->second = FullV;
4504       }
4505     }
4506 }
4507
4508 /// Rewrite - Emit instructions for the leading candidate expression for this
4509 /// LSRUse (this is called "expanding"), and update the UserInst to reference
4510 /// the newly expanded value.
4511 void LSRInstance::Rewrite(const LSRFixup &LF,
4512                           const Formula &F,
4513                           SCEVExpander &Rewriter,
4514                           SmallVectorImpl<WeakVH> &DeadInsts,
4515                           Pass *P) const {
4516   // First, find an insertion point that dominates UserInst. For PHI nodes,
4517   // find the nearest block which dominates all the relevant uses.
4518   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(LF.UserInst)) {
4519     RewriteForPHI(PN, LF, F, Rewriter, DeadInsts, P);
4520   } else {
4521     Value *FullV = Expand(LF, F, LF.UserInst, Rewriter, DeadInsts);
4522
4523     // If this is reuse-by-noop-cast, insert the noop cast.
4524     Type *OpTy = LF.OperandValToReplace->getType();
4525     if (FullV->getType() != OpTy) {
4526       Instruction *Cast =
4527         CastInst::Create(CastInst::getCastOpcode(FullV, false, OpTy, false),
4528                          FullV, OpTy, "tmp", LF.UserInst);
4529       FullV = Cast;
4530     }
4531
4532     // Update the user. ICmpZero is handled specially here (for now) because
4533     // Expand may have updated one of the operands of the icmp already, and
4534     // its new value may happen to be equal to LF.OperandValToReplace, in
4535     // which case doing replaceUsesOfWith leads to replacing both operands
4536     // with the same value. TODO: Reorganize this.
4537     if (Uses[LF.LUIdx].Kind == LSRUse::ICmpZero)
4538       LF.UserInst->setOperand(0, FullV);
4539     else
4540       LF.UserInst->replaceUsesOfWith(LF.OperandValToReplace, FullV);
4541   }
4542
4543   DeadInsts.push_back(LF.OperandValToReplace);
4544 }
4545
4546 /// ImplementSolution - Rewrite all the fixup locations with new values,
4547 /// following the chosen solution.
4548 void
4549 LSRInstance::ImplementSolution(const SmallVectorImpl<const Formula *> &Solution,
4550                                Pass *P) {
4551   // Keep track of instructions we may have made dead, so that
4552   // we can remove them after we are done working.
4553   SmallVector<WeakVH, 16> DeadInsts;
4554
4555   SCEVExpander Rewriter(SE, "lsr");
4556 #ifndef NDEBUG
4557   Rewriter.setDebugType(DEBUG_TYPE);
4558 #endif
4559   Rewriter.disableCanonicalMode();
4560   Rewriter.enableLSRMode();
4561   Rewriter.setIVIncInsertPos(L, IVIncInsertPos);
4562
4563   // Mark phi nodes that terminate chains so the expander tries to reuse them.
4564   for (SmallVectorImpl<IVChain>::const_iterator ChainI = IVChainVec.begin(),
4565          ChainE = IVChainVec.end(); ChainI != ChainE; ++ChainI) {
4566     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(ChainI->tailUserInst()))
4567       Rewriter.setChainedPhi(PN);
4568   }
4569
4570   // Expand the new value definitions and update the users.
4571   for (SmallVectorImpl<LSRFixup>::const_iterator I = Fixups.begin(),
4572        E = Fixups.end(); I != E; ++I) {
4573     const LSRFixup &Fixup = *I;
4574
4575     Rewrite(Fixup, *Solution[Fixup.LUIdx], Rewriter, DeadInsts, P);
4576
4577     Changed = true;
4578   }
4579
4580   for (SmallVectorImpl<IVChain>::const_iterator ChainI = IVChainVec.begin(),
4581          ChainE = IVChainVec.end(); ChainI != ChainE; ++ChainI) {
4582     GenerateIVChain(*ChainI, Rewriter, DeadInsts);
4583     Changed = true;
4584   }
4585   // Clean up after ourselves. This must be done before deleting any
4586   // instructions.
4587   Rewriter.clear();
4588
4589   Changed |= DeleteTriviallyDeadInstructions(DeadInsts);
4590 }
4591
4592 LSRInstance::LSRInstance(const TargetLowering *tli, Loop *l, Pass *P)
4593   : IU(P->getAnalysis<IVUsers>()),
4594     SE(P->getAnalysis<ScalarEvolution>()),
4595     DT(P->getAnalysis<DominatorTree>()),
4596     LI(P->getAnalysis<LoopInfo>()),
4597     TLI(tli), L(l), Changed(false), IVIncInsertPos(0) {
4598
4599   // If LoopSimplify form is not available, stay out of trouble.
4600   if (!L->isLoopSimplifyForm())
4601     return;
4602
4603   // If there's no interesting work to be done, bail early.
4604   if (IU.empty()) return;
4605
4606   // If there's too much analysis to be done, bail early. We won't be able to
4607   // model the problem anyway.
4608   unsigned NumUsers = 0;
4609   for (IVUsers::const_iterator UI = IU.begin(), E = IU.end(); UI != E; ++UI) {
4610     if (++NumUsers > MaxIVUsers) {
4611       DEBUG(dbgs() << "LSR skipping loop, too many IV Users in " << *L
4612             << "\n");
4613       return;
4614     }
4615   }
4616
4617 #ifndef NDEBUG
4618   // All dominating loops must have preheaders, or SCEVExpander may not be able
4619   // to materialize an AddRecExpr whose Start is an outer AddRecExpr.
4620   //
4621   // IVUsers analysis should only create users that are dominated by simple loop
4622   // headers. Since this loop should dominate all of its users, its user list
4623   // should be empty if this loop itself is not within a simple loop nest.
4624   for (DomTreeNode *Rung = DT.getNode(L->getLoopPreheader());
4625        Rung; Rung = Rung->getIDom()) {
4626     BasicBlock *BB = Rung->getBlock();
4627     const Loop *DomLoop = LI.getLoopFor(BB);
4628     if (DomLoop && DomLoop->getHeader() == BB) {
4629       assert(DomLoop->getLoopPreheader() && "LSR needs a simplified loop nest");
4630     }
4631   }
4632 #endif // DEBUG
4633
4634   DEBUG(dbgs() << "\nLSR on loop ";
4635         WriteAsOperand(dbgs(), L->getHeader(), /*PrintType=*/false);
4636         dbgs() << ":\n");
4637
4638   // First, perform some low-level loop optimizations.
4639   OptimizeShadowIV();
4640   OptimizeLoopTermCond();
4641
4642   // If loop preparation eliminates all interesting IV users, bail.
4643   if (IU.empty()) return;
4644
4645   // Skip nested loops until we can model them better with formulae.
4646   if (!L->empty()) {
4647     DEBUG(dbgs() << "LSR skipping outer loop " << *L << "\n");
4648     return;
4649   }
4650
4651   // Start collecting data and preparing for the solver.
4652   CollectChains();
4653   CollectInterestingTypesAndFactors();
4654   CollectFixupsAndInitialFormulae();
4655   CollectLoopInvariantFixupsAndFormulae();
4656
4657   assert(!Uses.empty() && "IVUsers reported at least one use");
4658   DEBUG(dbgs() << "LSR found " << Uses.size() << " uses:\n";
4659         print_uses(dbgs()));
4660
4661   // Now use the reuse data to generate a bunch of interesting ways
4662   // to formulate the values needed for the uses.
4663   GenerateAllReuseFormulae();
4664
4665   FilterOutUndesirableDedicatedRegisters();
4666   NarrowSearchSpaceUsingHeuristics();
4667
4668   SmallVector<const Formula *, 8> Solution;
4669   Solve(Solution);
4670
4671   // Release memory that is no longer needed.
4672   Factors.clear();
4673   Types.clear();
4674   RegUses.clear();
4675
4676   if (Solution.empty())
4677     return;
4678
4679 #ifndef NDEBUG
4680   // Formulae should be legal.
4681   for (SmallVectorImpl<LSRUse>::const_iterator I = Uses.begin(),
4682        E = Uses.end(); I != E; ++I) {
4683      const LSRUse &LU = *I;
4684      for (SmallVectorImpl<Formula>::const_iterator J = LU.Formulae.begin(),
4685           JE = LU.Formulae.end(); J != JE; ++J)
4686         assert(isLegalUse(J->AM, LU.MinOffset, LU.MaxOffset,
4687                           LU.Kind, LU.AccessTy, TLI) &&
4688                "Illegal formula generated!");
4689   };
4690 #endif
4691
4692   // Now that we've decided what we want, make it so.
4693   ImplementSolution(Solution, P);
4694 }
4695
4696 void LSRInstance::print_factors_and_types(raw_ostream &OS) const {
4697   if (Factors.empty() && Types.empty()) return;
4698
4699   OS << "LSR has identified the following interesting factors and types: ";
4700   bool First = true;
4701
4702   for (SmallSetVector<int64_t, 8>::const_iterator
4703        I = Factors.begin(), E = Factors.end(); I != E; ++I) {
4704     if (!First) OS << ", ";
4705     First = false;
4706     OS << '*' << *I;
4707   }
4708
4709   for (SmallSetVector<Type *, 4>::const_iterator
4710        I = Types.begin(), E = Types.end(); I != E; ++I) {
4711     if (!First) OS << ", ";
4712     First = false;
4713     OS << '(' << **I << ')';
4714   }
4715   OS << '\n';
4716 }
4717
4718 void LSRInstance::print_fixups(raw_ostream &OS) const {
4719   OS << "LSR is examining the following fixup sites:\n";
4720   for (SmallVectorImpl<LSRFixup>::const_iterator I = Fixups.begin(),
4721        E = Fixups.end(); I != E; ++I) {
4722     dbgs() << "  ";
4723     I->print(OS);
4724     OS << '\n';
4725   }
4726 }
4727
4728 void LSRInstance::print_uses(raw_ostream &OS) const {
4729   OS << "LSR is examining the following uses:\n";
4730   for (SmallVectorImpl<LSRUse>::const_iterator I = Uses.begin(),
4731        E = Uses.end(); I != E; ++I) {
4732     const LSRUse &LU = *I;
4733     dbgs() << "  ";
4734     LU.print(OS);
4735     OS << '\n';
4736     for (SmallVectorImpl<Formula>::const_iterator J = LU.Formulae.begin(),
4737          JE = LU.Formulae.end(); J != JE; ++J) {
4738       OS << "    ";
4739       J->print(OS);
4740       OS << '\n';
4741     }
4742   }
4743 }
4744
4745 void LSRInstance::print(raw_ostream &OS) const {
4746   print_factors_and_types(OS);
4747   print_fixups(OS);
4748   print_uses(OS);
4749 }
4750
4751 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
4752 void LSRInstance::dump() const {
4753   print(errs()); errs() << '\n';
4754 }
4755 #endif
4756
4757 namespace {
4758
4759 class LoopStrengthReduce : public LoopPass {
4760   /// TLI - Keep a pointer of a TargetLowering to consult for determining
4761   /// transformation profitability.
4762   const TargetLowering *const TLI;
4763
4764 public:
4765   static char ID; // Pass ID, replacement for typeid
4766   explicit LoopStrengthReduce(const TargetLowering *tli = 0);
4767
4768 private:
4769   bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM);
4770   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
4771 };
4772
4773 }
4774
4775 char LoopStrengthReduce::ID = 0;
4776 INITIALIZE_PASS_BEGIN(LoopStrengthReduce, "loop-reduce",
4777                 "Loop Strength Reduction", false, false)
4778 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTree)
4779 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ScalarEvolution)
4780 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(IVUsers)
4781 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopInfo)
4782 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopSimplify)
4783 INITIALIZE_PASS_END(LoopStrengthReduce, "loop-reduce",
4784                 "Loop Strength Reduction", false, false)
4785
4786
4787 Pass *llvm::createLoopStrengthReducePass(const TargetLowering *TLI) {
4788   return new LoopStrengthReduce(TLI);
4789 }
4790
4791 LoopStrengthReduce::LoopStrengthReduce(const TargetLowering *tli)
4792   : LoopPass(ID), TLI(tli) {
4793     initializeLoopStrengthReducePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
4794   }
4795
4796 void LoopStrengthReduce::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
4797   // We split critical edges, so we change the CFG.  However, we do update
4798   // many analyses if they are around.
4799   AU.addPreservedID(LoopSimplifyID);
4800
4801   AU.addRequired<LoopInfo>();
4802   AU.addPreserved<LoopInfo>();
4803   AU.addRequiredID(LoopSimplifyID);
4804   AU.addRequired<DominatorTree>();
4805   AU.addPreserved<DominatorTree>();
4806   AU.addRequired<ScalarEvolution>();
4807   AU.addPreserved<ScalarEvolution>();
4808   // Requiring LoopSimplify a second time here prevents IVUsers from running
4809   // twice, since LoopSimplify was invalidated by running ScalarEvolution.
4810   AU.addRequiredID(LoopSimplifyID);
4811   AU.addRequired<IVUsers>();
4812   AU.addPreserved<IVUsers>();
4813 }
4814
4815 bool LoopStrengthReduce::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager & /*LPM*/) {
4816   bool Changed = false;
4817
4818   // Run the main LSR transformation.
4819   Changed |= LSRInstance(TLI, L, this).getChanged();
4820
4821   // Remove any extra phis created by processing inner loops.
4822   Changed |= DeleteDeadPHIs(L->getHeader());
4823   if (EnablePhiElim) {
4824     SmallVector<WeakVH, 16> DeadInsts;
4825     SCEVExpander Rewriter(getAnalysis<ScalarEvolution>(), "lsr");
4826 #ifndef NDEBUG
4827     Rewriter.setDebugType(DEBUG_TYPE);
4828 #endif
4829     unsigned numFolded = Rewriter.
4830       replaceCongruentIVs(L, &getAnalysis<DominatorTree>(), DeadInsts, TLI);
4831     if (numFolded) {
4832       Changed = true;
4833       DeleteTriviallyDeadInstructions(DeadInsts);
4834       DeleteDeadPHIs(L->getHeader());
4835     }
4836   }
4837   return Changed;
4838 }