lib/Transforms/Scalar/SimplifyLibCalls.cpp

   1 //===- SimplifyLibCalls.cpp - Optimize specific well-known library calls --===//
   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 file implements a simple pass that applies a variety of small
  11 // optimizations for calls to specific well-known function calls (e.g. runtime
  12 // library functions).   Any optimization that takes the very simple form
  13 // "replace call to library function with simpler code that provides the same
  14 // result" belongs in this file.
  15 //
  16 //===----------------------------------------------------------------------===//
  17
  18 #define DEBUG_TYPE "simplify-libcalls"
  19 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  20 #include "llvm/Transforms/Utils/BuildLibCalls.h"
  21 #include "llvm/IRBuilder.h"
  22 #include "llvm/Intrinsics.h"
  23 #include "llvm/LLVMContext.h"
  24 #include "llvm/Module.h"
  25 #include "llvm/Pass.h"
  26 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  27 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  28 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  29 #include "llvm/ADT/StringMap.h"
  30 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  31 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  32 #include "llvm/Support/Debug.h"
  33 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  34 #include "llvm/DataLayout.h"
  35 #include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
  36 #include "llvm/Config/config.h"            // FIXME: Shouldn't depend on host!
  37 using namespace llvm;
  38
  39 STATISTIC(NumSimplified, "Number of library calls simplified");
  40 STATISTIC(NumAnnotated, "Number of attributes added to library functions");
  41
  42 static cl::opt<bool> UnsafeFPShrink("enable-double-float-shrink", cl::Hidden,
  43                                    cl::init(false),
  44                                    cl::desc("Enable unsafe double to float "
  45                                             "shrinking for math lib calls"));
  46 //===----------------------------------------------------------------------===//
  47 // Optimizer Base Class
  48 //===----------------------------------------------------------------------===//
  49
  50 /// This class is the abstract base class for the set of optimizations that
  51 /// corresponds to one library call.
  52 namespace {
  53 class LibCallOptimization {
  54 protected:
  55   Function *Caller;
  56   const DataLayout *TD;
  57   const TargetLibraryInfo *TLI;
  58   LLVMContext* Context;
  59 public:
  60   LibCallOptimization() { }
  61   virtual ~LibCallOptimization() {}
  62
  63   /// CallOptimizer - This pure virtual method is implemented by base classes to
  64   /// do various optimizations.  If this returns null then no transformation was
  65   /// performed.  If it returns CI, then it transformed the call and CI is to be
  66   /// deleted.  If it returns something else, replace CI with the new value and
  67   /// delete CI.
  68   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B)
  69     =0;
  70
  71   Value *OptimizeCall(CallInst *CI, const DataLayout *TD,
  72                       const TargetLibraryInfo *TLI, IRBuilder<> &B) {
  73     Caller = CI->getParent()->getParent();
  74     this->TD = TD;
  75     this->TLI = TLI;
  76     if (CI->getCalledFunction())
  77       Context = &CI->getCalledFunction()->getContext();
  78
  79     // We never change the calling convention.
  80     if (CI->getCallingConv() != llvm::CallingConv::C)
  81       return NULL;
  82
  83     return CallOptimizer(CI->getCalledFunction(), CI, B);
  84   }
  85 };
  86 } // End anonymous namespace.
  87
  88
  89 //===----------------------------------------------------------------------===//
  90 // Helper Functions
  91 //===----------------------------------------------------------------------===//
  92
  93 /// IsOnlyUsedInZeroEqualityComparison - Return true if it only matters that the
  94 /// value is equal or not-equal to zero.
  95 static bool IsOnlyUsedInZeroEqualityComparison(Value *V) {
  96   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end();
  97        UI != E; ++UI) {
  98     if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(*UI))
  99       if (IC->isEquality())
 100         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(IC->getOperand(1)))
 101           if (C->isNullValue())
 102             continue;
 103     // Unknown instruction.
 104     return false;
 105   }
 106   return true;
 107 }
 108
 109 static bool CallHasFloatingPointArgument(const CallInst *CI) {
 110   for (CallInst::const_op_iterator it = CI->op_begin(), e = CI->op_end();
 111        it != e; ++it) {
 112     if ((*it)->getType()->isFloatingPointTy())
 113       return true;
 114   }
 115   return false;
 116 }
 117
 118 /// IsOnlyUsedInEqualityComparison - Return true if it is only used in equality
 119 /// comparisons with With.
 120 static bool IsOnlyUsedInEqualityComparison(Value *V, Value *With) {
 121   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end();
 122        UI != E; ++UI) {
 123     if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(*UI))
 124       if (IC->isEquality() && IC->getOperand(1) == With)
 125         continue;
 126     // Unknown instruction.
 127     return false;
 128   }
 129   return true;
 130 }
 131
 132 //===----------------------------------------------------------------------===//
 133 // String and Memory LibCall Optimizations
 134 //===----------------------------------------------------------------------===//
 135
 136 namespace {
 137 //===---------------------------------------===//
 138 // 'strncpy' Optimizations
 139
 140 struct StrNCpyOpt : public LibCallOptimization {
 141   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 142     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 143     if (FT->getNumParams() != 3 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
 144         FT->getParamType(0) != FT->getParamType(1) ||
 145         FT->getParamType(0) != B.getInt8PtrTy() ||
 146         !FT->getParamType(2)->isIntegerTy())
 147       return 0;
 148
 149     Value *Dst = CI->getArgOperand(0);
 150     Value *Src = CI->getArgOperand(1);
 151     Value *LenOp = CI->getArgOperand(2);
 152
 153     // See if we can get the length of the input string.
 154     uint64_t SrcLen = GetStringLength(Src);
 155     if (SrcLen == 0) return 0;
 156     --SrcLen;
 157
 158     if (SrcLen == 0) {
 159       // strncpy(x, "", y) -> memset(x, '\0', y, 1)
 160       B.CreateMemSet(Dst, B.getInt8('\0'), LenOp, 1);
 161       return Dst;
 162     }
 163
 164     uint64_t Len;
 165     if (ConstantInt *LengthArg = dyn_cast<ConstantInt>(LenOp))
 166       Len = LengthArg->getZExtValue();
 167     else
 168       return 0;
 169
 170     if (Len == 0) return Dst; // strncpy(x, y, 0) -> x
 171
 172     // These optimizations require DataLayout.
 173     if (!TD) return 0;
 174
 175     // Let strncpy handle the zero padding
 176     if (Len > SrcLen+1) return 0;
 177
 178     Type *PT = FT->getParamType(0);
 179     // strncpy(x, s, c) -> memcpy(x, s, c, 1) [s and c are constant]
 180     B.CreateMemCpy(Dst, Src,
 181                    ConstantInt::get(TD->getIntPtrType(PT), Len), 1);
 182
 183     return Dst;
 184   }
 185 };
 186
 187 //===---------------------------------------===//
 188 // 'strlen' Optimizations
 189
 190 struct StrLenOpt : public LibCallOptimization {
 191   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 192     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 193     if (FT->getNumParams() != 1 ||
 194         FT->getParamType(0) != B.getInt8PtrTy() ||
 195         !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
 196       return 0;
 197
 198     Value *Src = CI->getArgOperand(0);
 199
 200     // Constant folding: strlen("xyz") -> 3
 201     if (uint64_t Len = GetStringLength(Src))
 202       return ConstantInt::get(CI->getType(), Len-1);
 203
 204     // strlen(x) != 0 --> *x != 0
 205     // strlen(x) == 0 --> *x == 0
 206     if (IsOnlyUsedInZeroEqualityComparison(CI))
 207       return B.CreateZExt(B.CreateLoad(Src, "strlenfirst"), CI->getType());
 208     return 0;
 209   }
 210 };
 211
 212
 213 //===---------------------------------------===//
 214 // 'strpbrk' Optimizations
 215
 216 struct StrPBrkOpt : public LibCallOptimization {
 217   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 218     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 219     if (FT->getNumParams() != 2 ||
 220         FT->getParamType(0) != B.getInt8PtrTy() ||
 221         FT->getParamType(1) != FT->getParamType(0) ||
 222         FT->getReturnType() != FT->getParamType(0))
 223       return 0;
 224
 225     StringRef S1, S2;
 226     bool HasS1 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), S1);
 227     bool HasS2 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), S2);
 228
 229     // strpbrk(s, "") -> NULL
 230     // strpbrk("", s) -> NULL
 231     if ((HasS1 && S1.empty()) || (HasS2 && S2.empty()))
 232       return Constant::getNullValue(CI->getType());
 233
 234     // Constant folding.
 235     if (HasS1 && HasS2) {
 236       size_t I = S1.find_first_of(S2);
 237       if (I == std::string::npos) // No match.
 238         return Constant::getNullValue(CI->getType());
 239
 240       return B.CreateGEP(CI->getArgOperand(0), B.getInt64(I), "strpbrk");
 241     }
 242
 243     // strpbrk(s, "a") -> strchr(s, 'a')
 244     if (TD && HasS2 && S2.size() == 1)
 245       return EmitStrChr(CI->getArgOperand(0), S2[0], B, TD, TLI);
 246
 247     return 0;
 248   }
 249 };
 250
 251 //===---------------------------------------===//
 252 // 'strto*' Optimizations.  This handles strtol, strtod, strtof, strtoul, etc.
 253
 254 struct StrToOpt : public LibCallOptimization {
 255   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 256     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 257     if ((FT->getNumParams() != 2 && FT->getNumParams() != 3) ||
 258         !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 259         !FT->getParamType(1)->isPointerTy())
 260       return 0;
 261
 262     Value *EndPtr = CI->getArgOperand(1);
 263     if (isa<ConstantPointerNull>(EndPtr)) {
 264       // With a null EndPtr, this function won't capture the main argument.
 265       // It would be readonly too, except that it still may write to errno.
 266       CI->addAttribute(1, Attributes::get(Callee->getContext(),
 267                                           Attributes::NoCapture));
 268     }
 269
 270     return 0;
 271   }
 272 };
 273
 274 //===---------------------------------------===//
 275 // 'strspn' Optimizations
 276
 277 struct StrSpnOpt : public LibCallOptimization {
 278   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 279     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 280     if (FT->getNumParams() != 2 ||
 281         FT->getParamType(0) != B.getInt8PtrTy() ||
 282         FT->getParamType(1) != FT->getParamType(0) ||
 283         !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
 284       return 0;
 285
 286     StringRef S1, S2;
 287     bool HasS1 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), S1);
 288     bool HasS2 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), S2);
 289
 290     // strspn(s, "") -> 0
 291     // strspn("", s) -> 0
 292     if ((HasS1 && S1.empty()) || (HasS2 && S2.empty()))
 293       return Constant::getNullValue(CI->getType());
 294
 295     // Constant folding.
 296     if (HasS1 && HasS2) {
 297       size_t Pos = S1.find_first_not_of(S2);
 298       if (Pos == StringRef::npos) Pos = S1.size();
 299       return ConstantInt::get(CI->getType(), Pos);
 300     }
 301
 302     return 0;
 303   }
 304 };
 305
 306 //===---------------------------------------===//
 307 // 'strcspn' Optimizations
 308
 309 struct StrCSpnOpt : public LibCallOptimization {
 310   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 311     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 312     if (FT->getNumParams() != 2 ||
 313         FT->getParamType(0) != B.getInt8PtrTy() ||
 314         FT->getParamType(1) != FT->getParamType(0) ||
 315         !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
 316       return 0;
 317
 318     StringRef S1, S2;
 319     bool HasS1 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), S1);
 320     bool HasS2 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), S2);
 321
 322     // strcspn("", s) -> 0
 323     if (HasS1 && S1.empty())
 324       return Constant::getNullValue(CI->getType());
 325
 326     // Constant folding.
 327     if (HasS1 && HasS2) {
 328       size_t Pos = S1.find_first_of(S2);
 329       if (Pos == StringRef::npos) Pos = S1.size();
 330       return ConstantInt::get(CI->getType(), Pos);
 331     }
 332
 333     // strcspn(s, "") -> strlen(s)
 334     if (TD && HasS2 && S2.empty())
 335       return EmitStrLen(CI->getArgOperand(0), B, TD, TLI);
 336
 337     return 0;
 338   }
 339 };
 340
 341 //===---------------------------------------===//
 342 // 'strstr' Optimizations
 343
 344 struct StrStrOpt : public LibCallOptimization {
 345   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 346     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 347     if (FT->getNumParams() != 2 ||
 348         !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 349         !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
 350         !FT->getReturnType()->isPointerTy())
 351       return 0;
 352
 353     // fold strstr(x, x) -> x.
 354     if (CI->getArgOperand(0) == CI->getArgOperand(1))
 355       return B.CreateBitCast(CI->getArgOperand(0), CI->getType());
 356
 357     // fold strstr(a, b) == a -> strncmp(a, b, strlen(b)) == 0
 358     if (TD && IsOnlyUsedInEqualityComparison(CI, CI->getArgOperand(0))) {
 359       Value *StrLen = EmitStrLen(CI->getArgOperand(1), B, TD, TLI);
 360       if (!StrLen)
 361         return 0;
 362       Value *StrNCmp = EmitStrNCmp(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
 363                                    StrLen, B, TD, TLI);
 364       if (!StrNCmp)
 365         return 0;
 366       for (Value::use_iterator UI = CI->use_begin(), UE = CI->use_end();
 367            UI != UE; ) {
 368         ICmpInst *Old = cast<ICmpInst>(*UI++);
 369         Value *Cmp = B.CreateICmp(Old->getPredicate(), StrNCmp,
 370                                   ConstantInt::getNullValue(StrNCmp->getType()),
 371                                   "cmp");
 372         Old->replaceAllUsesWith(Cmp);
 373         Old->eraseFromParent();
 374       }
 375       return CI;
 376     }
 377
 378     // See if either input string is a constant string.
 379     StringRef SearchStr, ToFindStr;
 380     bool HasStr1 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), SearchStr);
 381     bool HasStr2 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), ToFindStr);
 382
 383     // fold strstr(x, "") -> x.
 384     if (HasStr2 && ToFindStr.empty())
 385       return B.CreateBitCast(CI->getArgOperand(0), CI->getType());
 386
 387     // If both strings are known, constant fold it.
 388     if (HasStr1 && HasStr2) {
 389       std::string::size_type Offset = SearchStr.find(ToFindStr);
 390
 391       if (Offset == StringRef::npos) // strstr("foo", "bar") -> null
 392         return Constant::getNullValue(CI->getType());
 393
 394       // strstr("abcd", "bc") -> gep((char*)"abcd", 1)
 395       Value *Result = CastToCStr(CI->getArgOperand(0), B);
 396       Result = B.CreateConstInBoundsGEP1_64(Result, Offset, "strstr");
 397       return B.CreateBitCast(Result, CI->getType());
 398     }
 399
 400     // fold strstr(x, "y") -> strchr(x, 'y').
 401     if (HasStr2 && ToFindStr.size() == 1) {
 402       Value *StrChr= EmitStrChr(CI->getArgOperand(0), ToFindStr[0], B, TD, TLI);
 403       return StrChr ? B.CreateBitCast(StrChr, CI->getType()) : 0;
 404     }
 405     return 0;
 406   }
 407 };
 408
 409
 410 //===---------------------------------------===//
 411 // 'memcmp' Optimizations
 412
 413 struct MemCmpOpt : public LibCallOptimization {
 414   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 415     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 416     if (FT->getNumParams() != 3 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 417         !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
 418         !FT->getReturnType()->isIntegerTy(32))
 419       return 0;
 420
 421     Value *LHS = CI->getArgOperand(0), *RHS = CI->getArgOperand(1);
 422
 423     if (LHS == RHS)  // memcmp(s,s,x) -> 0
 424       return Constant::getNullValue(CI->getType());
 425
 426     // Make sure we have a constant length.
 427     ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(2));
 428     if (!LenC) return 0;
 429     uint64_t Len = LenC->getZExtValue();
 430
 431     if (Len == 0) // memcmp(s1,s2,0) -> 0
 432       return Constant::getNullValue(CI->getType());
 433
 434     // memcmp(S1,S2,1) -> *(unsigned char*)LHS - *(unsigned char*)RHS
 435     if (Len == 1) {
 436       Value *LHSV = B.CreateZExt(B.CreateLoad(CastToCStr(LHS, B), "lhsc"),
 437                                  CI->getType(), "lhsv");
 438       Value *RHSV = B.CreateZExt(B.CreateLoad(CastToCStr(RHS, B), "rhsc"),
 439                                  CI->getType(), "rhsv");
 440       return B.CreateSub(LHSV, RHSV, "chardiff");
 441     }
 442
 443     // Constant folding: memcmp(x, y, l) -> cnst (all arguments are constant)
 444     StringRef LHSStr, RHSStr;
 445     if (getConstantStringInfo(LHS, LHSStr) &&
 446         getConstantStringInfo(RHS, RHSStr)) {
 447       // Make sure we're not reading out-of-bounds memory.
 448       if (Len > LHSStr.size() || Len > RHSStr.size())
 449         return 0;
 450       uint64_t Ret = memcmp(LHSStr.data(), RHSStr.data(), Len);
 451       return ConstantInt::get(CI->getType(), Ret);
 452     }
 453
 454     return 0;
 455   }
 456 };
 457
 458 //===---------------------------------------===//
 459 // 'memcpy' Optimizations
 460
 461 struct MemCpyOpt : public LibCallOptimization {
 462   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 463     // These optimizations require DataLayout.
 464     if (!TD) return 0;
 465
 466     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 467     Type *PT = FT->getParamType(0);
 468     if (FT->getNumParams() != 3 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
 469         !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 470         !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
 471         FT->getParamType(2) != TD->getIntPtrType(PT))
 472       return 0;
 473
 474     // memcpy(x, y, n) -> llvm.memcpy(x, y, n, 1)
 475     B.CreateMemCpy(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
 476                    CI->getArgOperand(2), 1);
 477     return CI->getArgOperand(0);
 478   }
 479 };
 480
 481 //===---------------------------------------===//
 482 // 'memmove' Optimizations
 483
 484 struct MemMoveOpt : public LibCallOptimization {
 485   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 486     // These optimizations require DataLayout.
 487     if (!TD) return 0;
 488
 489     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 490     Type *PT = FT->getParamType(0);
 491     if (FT->getNumParams() != 3 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
 492         !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 493         !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
 494         FT->getParamType(2) != TD->getIntPtrType(PT))
 495       return 0;
 496
 497     // memmove(x, y, n) -> llvm.memmove(x, y, n, 1)
 498     B.CreateMemMove(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
 499                     CI->getArgOperand(2), 1);
 500     return CI->getArgOperand(0);
 501   }
 502 };
 503
 504 //===---------------------------------------===//
 505 // 'memset' Optimizations
 506
 507 struct MemSetOpt : public LibCallOptimization {
 508   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 509     // These optimizations require DataLayout.
 510     if (!TD) return 0;
 511
 512     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 513     Type *PT = FT->getParamType(0);
 514     if (FT->getNumParams() != 3 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
 515         !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 516         !FT->getParamType(1)->isIntegerTy() ||
 517         FT->getParamType(2) != TD->getIntPtrType(PT))
 518       return 0;
 519
 520     // memset(p, v, n) -> llvm.memset(p, v, n, 1)
 521     Value *Val = B.CreateIntCast(CI->getArgOperand(1), B.getInt8Ty(), false);
 522     B.CreateMemSet(CI->getArgOperand(0), Val, CI->getArgOperand(2), 1);
 523     return CI->getArgOperand(0);
 524   }
 525 };
 526
 527 //===----------------------------------------------------------------------===//
 528 // Math Library Optimizations
 529 //===----------------------------------------------------------------------===//
 530
 531 //===---------------------------------------===//
 532 // Double -> Float Shrinking Optimizations for Unary Functions like 'floor'
 533
 534 struct UnaryDoubleFPOpt : public LibCallOptimization {
 535   bool CheckRetType;
 536   UnaryDoubleFPOpt(bool CheckReturnType): CheckRetType(CheckReturnType) {}
 537   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 538     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 539     if (FT->getNumParams() != 1 || !FT->getReturnType()->isDoubleTy() ||
 540         !FT->getParamType(0)->isDoubleTy())
 541       return 0;
 542
 543     if (CheckRetType) {
 544       // Check if all the uses for function like 'sin' are converted to float.
 545       for (Value::use_iterator UseI = CI->use_begin(); UseI != CI->use_end();
 546           ++UseI) {
 547         FPTruncInst *Cast = dyn_cast<FPTruncInst>(*UseI);
 548         if (Cast == 0 || !Cast->getType()->isFloatTy())
 549           return 0;
 550       }
 551     }
 552
 553     // If this is something like 'floor((double)floatval)', convert to floorf.
 554     FPExtInst *Cast = dyn_cast<FPExtInst>(CI->getArgOperand(0));
 555     if (Cast == 0 || !Cast->getOperand(0)->getType()->isFloatTy())
 556       return 0;
 557
 558     // floor((double)floatval) -> (double)floorf(floatval)
 559     Value *V = Cast->getOperand(0);
 560     V = EmitUnaryFloatFnCall(V, Callee->getName(), B, Callee->getAttributes());
 561     return B.CreateFPExt(V, B.getDoubleTy());
 562   }
 563 };
 564
 565 //===---------------------------------------===//
 566 // 'cos*' Optimizations
 567 struct CosOpt : public LibCallOptimization {
 568   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 569     Value *Ret = NULL;
 570     if (UnsafeFPShrink && Callee->getName() == "cos" &&
 571         TLI->has(LibFunc::cosf)) {
 572       UnaryDoubleFPOpt UnsafeUnaryDoubleFP(true);
 573       Ret = UnsafeUnaryDoubleFP.CallOptimizer(Callee, CI, B);
 574     }
 575
 576     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 577     // Just make sure this has 1 argument of FP type, which matches the
 578     // result type.
 579     if (FT->getNumParams() != 1 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
 580         !FT->getParamType(0)->isFloatingPointTy())
 581       return Ret;
 582
 583     // cos(-x) -> cos(x)
 584     Value *Op1 = CI->getArgOperand(0);
 585     if (BinaryOperator::isFNeg(Op1)) {
 586       BinaryOperator *BinExpr = cast<BinaryOperator>(Op1);
 587       return B.CreateCall(Callee, BinExpr->getOperand(1), "cos");
 588     }
 589     return Ret;
 590   }
 591 };
 592
 593 //===---------------------------------------===//
 594 // 'pow*' Optimizations
 595
 596 struct PowOpt : public LibCallOptimization {
 597   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 598     Value *Ret = NULL;
 599     if (UnsafeFPShrink && Callee->getName() == "pow" &&
 600         TLI->has(LibFunc::powf)) {
 601       UnaryDoubleFPOpt UnsafeUnaryDoubleFP(true);
 602       Ret = UnsafeUnaryDoubleFP.CallOptimizer(Callee, CI, B);
 603     }
 604
 605     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 606     // Just make sure this has 2 arguments of the same FP type, which match the
 607     // result type.
 608     if (FT->getNumParams() != 2 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
 609         FT->getParamType(0) != FT->getParamType(1) ||
 610         !FT->getParamType(0)->isFloatingPointTy())
 611       return Ret;
 612
 613     Value *Op1 = CI->getArgOperand(0), *Op2 = CI->getArgOperand(1);
 614     if (ConstantFP *Op1C = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
 615       if (Op1C->isExactlyValue(1.0))  // pow(1.0, x) -> 1.0
 616         return Op1C;
 617       if (Op1C->isExactlyValue(2.0))  // pow(2.0, x) -> exp2(x)
 618         return EmitUnaryFloatFnCall(Op2, "exp2", B, Callee->getAttributes());
 619     }
 620
 621     ConstantFP *Op2C = dyn_cast<ConstantFP>(Op2);
 622     if (Op2C == 0) return Ret;
 623
 624     if (Op2C->getValueAPF().isZero())  // pow(x, 0.0) -> 1.0
 625       return ConstantFP::get(CI->getType(), 1.0);
 626
 627     if (Op2C->isExactlyValue(0.5)) {
 628       // Expand pow(x, 0.5) to (x == -infinity ? +infinity : fabs(sqrt(x))).
 629       // This is faster than calling pow, and still handles negative zero
 630       // and negative infinity correctly.
 631       // TODO: In fast-math mode, this could be just sqrt(x).
 632       // TODO: In finite-only mode, this could be just fabs(sqrt(x)).
 633       Value *Inf = ConstantFP::getInfinity(CI->getType());
 634       Value *NegInf = ConstantFP::getInfinity(CI->getType(), true);
 635       Value *Sqrt = EmitUnaryFloatFnCall(Op1, "sqrt", B,
 636                                          Callee->getAttributes());
 637       Value *FAbs = EmitUnaryFloatFnCall(Sqrt, "fabs", B,
 638                                          Callee->getAttributes());
 639       Value *FCmp = B.CreateFCmpOEQ(Op1, NegInf);
 640       Value *Sel = B.CreateSelect(FCmp, Inf, FAbs);
 641       return Sel;
 642     }
 643
 644     if (Op2C->isExactlyValue(1.0))  // pow(x, 1.0) -> x
 645       return Op1;
 646     if (Op2C->isExactlyValue(2.0))  // pow(x, 2.0) -> x*x
 647       return B.CreateFMul(Op1, Op1, "pow2");
 648     if (Op2C->isExactlyValue(-1.0)) // pow(x, -1.0) -> 1.0/x
 649       return B.CreateFDiv(ConstantFP::get(CI->getType(), 1.0),
 650                           Op1, "powrecip");
 651     return 0;
 652   }
 653 };
 654
 655 //===---------------------------------------===//
 656 // 'exp2' Optimizations
 657
 658 struct Exp2Opt : public LibCallOptimization {
 659   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 660     Value *Ret = NULL;
 661     if (UnsafeFPShrink && Callee->getName() == "exp2" &&
 662         TLI->has(LibFunc::exp2)) {
 663       UnaryDoubleFPOpt UnsafeUnaryDoubleFP(true);
 664       Ret = UnsafeUnaryDoubleFP.CallOptimizer(Callee, CI, B);
 665     }
 666
 667     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 668     // Just make sure this has 1 argument of FP type, which matches the
 669     // result type.
 670     if (FT->getNumParams() != 1 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
 671         !FT->getParamType(0)->isFloatingPointTy())
 672       return Ret;
 673
 674     Value *Op = CI->getArgOperand(0);
 675     // Turn exp2(sitofp(x)) -> ldexp(1.0, sext(x))  if sizeof(x) <= 32
 676     // Turn exp2(uitofp(x)) -> ldexp(1.0, zext(x))  if sizeof(x) < 32
 677     Value *LdExpArg = 0;
 678     if (SIToFPInst *OpC = dyn_cast<SIToFPInst>(Op)) {
 679       if (OpC->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= 32)
 680         LdExpArg = B.CreateSExt(OpC->getOperand(0), B.getInt32Ty());
 681     } else if (UIToFPInst *OpC = dyn_cast<UIToFPInst>(Op)) {
 682       if (OpC->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() < 32)
 683         LdExpArg = B.CreateZExt(OpC->getOperand(0), B.getInt32Ty());
 684     }
 685
 686     if (LdExpArg) {
 687       const char *Name;
 688       if (Op->getType()->isFloatTy())
 689         Name = "ldexpf";
 690       else if (Op->getType()->isDoubleTy())
 691         Name = "ldexp";
 692       else
 693         Name = "ldexpl";
 694
 695       Constant *One = ConstantFP::get(*Context, APFloat(1.0f));
 696       if (!Op->getType()->isFloatTy())
 697         One = ConstantExpr::getFPExtend(One, Op->getType());
 698
 699       Module *M = Caller->getParent();
 700       Value *Callee = M->getOrInsertFunction(Name, Op->getType(),
 701                                              Op->getType(),
 702                                              B.getInt32Ty(), NULL);
 703       CallInst *CI = B.CreateCall2(Callee, One, LdExpArg);
 704       if (const Function *F = dyn_cast<Function>(Callee->stripPointerCasts()))
 705         CI->setCallingConv(F->getCallingConv());
 706
 707       return CI;
 708     }
 709     return Ret;
 710   }
 711 };
 712
 713 //===----------------------------------------------------------------------===//
 714 // Integer Optimizations
 715 //===----------------------------------------------------------------------===//
 716
 717 //===---------------------------------------===//
 718 // 'ffs*' Optimizations
 719
 720 struct FFSOpt : public LibCallOptimization {
 721   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 722     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 723     // Just make sure this has 2 arguments of the same FP type, which match the
 724     // result type.
 725     if (FT->getNumParams() != 1 ||
 726         !FT->getReturnType()->isIntegerTy(32) ||
 727         !FT->getParamType(0)->isIntegerTy())
 728       return 0;
 729
 730     Value *Op = CI->getArgOperand(0);
 731
 732     // Constant fold.
 733     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
 734       if (CI->isZero()) // ffs(0) -> 0.
 735         return B.getInt32(0);
 736       // ffs(c) -> cttz(c)+1
 737       return B.getInt32(CI->getValue().countTrailingZeros() + 1);
 738     }
 739
 740     // ffs(x) -> x != 0 ? (i32)llvm.cttz(x)+1 : 0
 741     Type *ArgType = Op->getType();
 742     Value *F = Intrinsic::getDeclaration(Callee->getParent(),
 743                                          Intrinsic::cttz, ArgType);
 744     Value *V = B.CreateCall2(F, Op, B.getFalse(), "cttz");
 745     V = B.CreateAdd(V, ConstantInt::get(V->getType(), 1));
 746     V = B.CreateIntCast(V, B.getInt32Ty(), false);
 747
 748     Value *Cond = B.CreateICmpNE(Op, Constant::getNullValue(ArgType));
 749     return B.CreateSelect(Cond, V, B.getInt32(0));
 750   }
 751 };
 752
 753 //===---------------------------------------===//
 754 // 'isdigit' Optimizations
 755
 756 struct IsDigitOpt : public LibCallOptimization {
 757   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 758     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 759     // We require integer(i32)
 760     if (FT->getNumParams() != 1 || !FT->getReturnType()->isIntegerTy() ||
 761         !FT->getParamType(0)->isIntegerTy(32))
 762       return 0;
 763
 764     // isdigit(c) -> (c-'0') <u 10
 765     Value *Op = CI->getArgOperand(0);
 766     Op = B.CreateSub(Op, B.getInt32('0'), "isdigittmp");
 767     Op = B.CreateICmpULT(Op, B.getInt32(10), "isdigit");
 768     return B.CreateZExt(Op, CI->getType());
 769   }
 770 };
 771
 772 //===---------------------------------------===//
 773 // 'isascii' Optimizations
 774
 775 struct IsAsciiOpt : public LibCallOptimization {
 776   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 777     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 778     // We require integer(i32)
 779     if (FT->getNumParams() != 1 || !FT->getReturnType()->isIntegerTy() ||
 780         !FT->getParamType(0)->isIntegerTy(32))
 781       return 0;
 782
 783     // isascii(c) -> c <u 128
 784     Value *Op = CI->getArgOperand(0);
 785     Op = B.CreateICmpULT(Op, B.getInt32(128), "isascii");
 786     return B.CreateZExt(Op, CI->getType());
 787   }
 788 };
 789
 790 //===---------------------------------------===//
 791 // 'abs', 'labs', 'llabs' Optimizations
 792
 793 struct AbsOpt : public LibCallOptimization {
 794   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 795     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 796     // We require integer(integer) where the types agree.
 797     if (FT->getNumParams() != 1 || !FT->getReturnType()->isIntegerTy() ||
 798         FT->getParamType(0) != FT->getReturnType())
 799       return 0;
 800
 801     // abs(x) -> x >s -1 ? x : -x
 802     Value *Op = CI->getArgOperand(0);
 803     Value *Pos = B.CreateICmpSGT(Op, Constant::getAllOnesValue(Op->getType()),
 804                                  "ispos");
 805     Value *Neg = B.CreateNeg(Op, "neg");
 806     return B.CreateSelect(Pos, Op, Neg);
 807   }
 808 };
 809
 810
 811 //===---------------------------------------===//
 812 // 'toascii' Optimizations
 813
 814 struct ToAsciiOpt : public LibCallOptimization {
 815   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 816     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 817     // We require i32(i32)
 818     if (FT->getNumParams() != 1 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
 819         !FT->getParamType(0)->isIntegerTy(32))
 820       return 0;
 821
 822     // isascii(c) -> c & 0x7f
 823     return B.CreateAnd(CI->getArgOperand(0),
 824                        ConstantInt::get(CI->getType(),0x7F));
 825   }
 826 };
 827
 828 //===----------------------------------------------------------------------===//
 829 // Formatting and IO Optimizations
 830 //===----------------------------------------------------------------------===//
 831
 832 //===---------------------------------------===//
 833 // 'printf' Optimizations
 834
 835 struct PrintFOpt : public LibCallOptimization {
 836   Value *OptimizeFixedFormatString(Function *Callee, CallInst *CI,
 837                                    IRBuilder<> &B) {
 838     // Check for a fixed format string.
 839     StringRef FormatStr;
 840     if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), FormatStr))
 841       return 0;
 842
 843     // Empty format string -> noop.
 844     if (FormatStr.empty())  // Tolerate printf's declared void.
 845       return CI->use_empty() ? (Value*)CI :
 846                                ConstantInt::get(CI->getType(), 0);
 847
 848     // Do not do any of the following transformations if the printf return value
 849     // is used, in general the printf return value is not compatible with either
 850     // putchar() or puts().
 851     if (!CI->use_empty())
 852       return 0;
 853
 854     // printf("x") -> putchar('x'), even for '%'.
 855     if (FormatStr.size() == 1) {
 856       Value *Res = EmitPutChar(B.getInt32(FormatStr[0]), B, TD, TLI);
 857       if (CI->use_empty() || !Res) return Res;
 858       return B.CreateIntCast(Res, CI->getType(), true);
 859     }
 860
 861     // printf("foo\n") --> puts("foo")
 862     if (FormatStr[FormatStr.size()-1] == '\n' &&
 863         FormatStr.find('%') == std::string::npos) {  // no format characters.
 864       // Create a string literal with no \n on it.  We expect the constant merge
 865       // pass to be run after this pass, to merge duplicate strings.
 866       FormatStr = FormatStr.drop_back();
 867       Value *GV = B.CreateGlobalString(FormatStr, "str");
 868       Value *NewCI = EmitPutS(GV, B, TD, TLI);
 869       return (CI->use_empty() || !NewCI) ?
 870               NewCI :
 871               ConstantInt::get(CI->getType(), FormatStr.size()+1);
 872     }
 873
 874     // Optimize specific format strings.
 875     // printf("%c", chr) --> putchar(chr)
 876     if (FormatStr == "%c" && CI->getNumArgOperands() > 1 &&
 877         CI->getArgOperand(1)->getType()->isIntegerTy()) {
 878       Value *Res = EmitPutChar(CI->getArgOperand(1), B, TD, TLI);
 879
 880       if (CI->use_empty() || !Res) return Res;
 881       return B.CreateIntCast(Res, CI->getType(), true);
 882     }
 883
 884     // printf("%s\n", str) --> puts(str)
 885     if (FormatStr == "%s\n" && CI->getNumArgOperands() > 1 &&
 886         CI->getArgOperand(1)->getType()->isPointerTy()) {
 887       return EmitPutS(CI->getArgOperand(1), B, TD, TLI);
 888     }
 889     return 0;
 890   }
 891
 892   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 893     // Require one fixed pointer argument and an integer/void result.
 894     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 895     if (FT->getNumParams() < 1 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 896         !(FT->getReturnType()->isIntegerTy() ||
 897           FT->getReturnType()->isVoidTy()))
 898       return 0;
 899
 900     if (Value *V = OptimizeFixedFormatString(Callee, CI, B)) {
 901       return V;
 902     }
 903
 904     // printf(format, ...) -> iprintf(format, ...) if no floating point
 905     // arguments.
 906     if (TLI->has(LibFunc::iprintf) && !CallHasFloatingPointArgument(CI)) {
 907       Module *M = B.GetInsertBlock()->getParent()->getParent();
 908       Constant *IPrintFFn =
 909         M->getOrInsertFunction("iprintf", FT, Callee->getAttributes());
 910       CallInst *New = cast<CallInst>(CI->clone());
 911       New->setCalledFunction(IPrintFFn);
 912       B.Insert(New);
 913       return New;
 914     }
 915     return 0;
 916   }
 917 };
 918
 919 //===---------------------------------------===//
 920 // 'sprintf' Optimizations
 921
 922 struct SPrintFOpt : public LibCallOptimization {
 923   Value *OptimizeFixedFormatString(Function *Callee, CallInst *CI,
 924                                    IRBuilder<> &B) {
 925     // Check for a fixed format string.
 926     StringRef FormatStr;
 927     if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), FormatStr))
 928       return 0;
 929
 930     // If we just have a format string (nothing else crazy) transform it.
 931     if (CI->getNumArgOperands() == 2) {
 932       // Make sure there's no % in the constant array.  We could try to handle
 933       // %% -> % in the future if we cared.
 934       for (unsigned i = 0, e = FormatStr.size(); i != e; ++i)
 935         if (FormatStr[i] == '%')
 936           return 0; // we found a format specifier, bail out.
 937
 938       // These optimizations require DataLayout.
 939       if (!TD) return 0;
 940
 941       // sprintf(str, fmt) -> llvm.memcpy(str, fmt, strlen(fmt)+1, 1)
 942       Type *AT = CI->getArgOperand(0)->getType();
 943       B.CreateMemCpy(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
 944                      ConstantInt::get(TD->getIntPtrType(AT), // Copy the
 945                                       FormatStr.size() + 1), 1);   // nul byte.
 946       return ConstantInt::get(CI->getType(), FormatStr.size());
 947     }
 948
 949     // The remaining optimizations require the format string to be "%s" or "%c"
 950     // and have an extra operand.
 951     if (FormatStr.size() != 2 || FormatStr[0] != '%' ||
 952         CI->getNumArgOperands() < 3)
 953       return 0;
 954
 955     // Decode the second character of the format string.
 956     if (FormatStr[1] == 'c') {
 957       // sprintf(dst, "%c", chr) --> *(i8*)dst = chr; *((i8*)dst+1) = 0
 958       if (!CI->getArgOperand(2)->getType()->isIntegerTy()) return 0;
 959       Value *V = B.CreateTrunc(CI->getArgOperand(2), B.getInt8Ty(), "char");
 960       Value *Ptr = CastToCStr(CI->getArgOperand(0), B);
 961       B.CreateStore(V, Ptr);
 962       Ptr = B.CreateGEP(Ptr, B.getInt32(1), "nul");
 963       B.CreateStore(B.getInt8(0), Ptr);
 964
 965       return ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
 966     }
 967
 968     if (FormatStr[1] == 's') {
 969       // These optimizations require DataLayout.
 970       if (!TD) return 0;
 971
 972       // sprintf(dest, "%s", str) -> llvm.memcpy(dest, str, strlen(str)+1, 1)
 973       if (!CI->getArgOperand(2)->getType()->isPointerTy()) return 0;
 974
 975       Value *Len = EmitStrLen(CI->getArgOperand(2), B, TD, TLI);
 976       if (!Len)
 977         return 0;
 978       Value *IncLen = B.CreateAdd(Len,
 979                                   ConstantInt::get(Len->getType(), 1),
 980                                   "leninc");
 981       B.CreateMemCpy(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(2), IncLen, 1);
 982
 983       // The sprintf result is the unincremented number of bytes in the string.
 984       return B.CreateIntCast(Len, CI->getType(), false);
 985     }
 986     return 0;
 987   }
 988
 989   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 990     // Require two fixed pointer arguments and an integer result.
 991     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 992     if (FT->getNumParams() != 2 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 993         !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
 994         !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
 995       return 0;
 996
 997     if (Value *V = OptimizeFixedFormatString(Callee, CI, B)) {
 998       return V;
 999     }
1000
1001     // sprintf(str, format, ...) -> siprintf(str, format, ...) if no floating
1002     // point arguments.
1003     if (TLI->has(LibFunc::siprintf) && !CallHasFloatingPointArgument(CI)) {
1004       Module *M = B.GetInsertBlock()->getParent()->getParent();
1005       Constant *SIPrintFFn =
1006         M->getOrInsertFunction("siprintf", FT, Callee->getAttributes());
1007       CallInst *New = cast<CallInst>(CI->clone());
1008       New->setCalledFunction(SIPrintFFn);
1009       B.Insert(New);
1010       return New;
1011     }
1012     return 0;
1013   }
1014 };
1015
1016 //===---------------------------------------===//
1017 // 'fwrite' Optimizations
1018
1019 struct FWriteOpt : public LibCallOptimization {
1020   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1021     // Require a pointer, an integer, an integer, a pointer, returning integer.
1022     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1023     if (FT->getNumParams() != 4 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1024         !FT->getParamType(1)->isIntegerTy() ||
1025         !FT->getParamType(2)->isIntegerTy() ||
1026         !FT->getParamType(3)->isPointerTy() ||
1027         !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
1028       return 0;
1029
1030     // Get the element size and count.
1031     ConstantInt *SizeC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(1));
1032     ConstantInt *CountC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(2));
1033     if (!SizeC || !CountC) return 0;
1034     uint64_t Bytes = SizeC->getZExtValue()*CountC->getZExtValue();
1035
1036     // If this is writing zero records, remove the call (it's a noop).
1037     if (Bytes == 0)
1038       return ConstantInt::get(CI->getType(), 0);
1039
1040     // If this is writing one byte, turn it into fputc.
1041     // This optimisation is only valid, if the return value is unused.
1042     if (Bytes == 1 && CI->use_empty()) {  // fwrite(S,1,1,F) -> fputc(S[0],F)
1043       Value *Char = B.CreateLoad(CastToCStr(CI->getArgOperand(0), B), "char");
1044       Value *NewCI = EmitFPutC(Char, CI->getArgOperand(3), B, TD, TLI);
1045       return NewCI ? ConstantInt::get(CI->getType(), 1) : 0;
1046     }
1047
1048     return 0;
1049   }
1050 };
1051
1052 //===---------------------------------------===//
1053 // 'fputs' Optimizations
1054
1055 struct FPutsOpt : public LibCallOptimization {
1056   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1057     // These optimizations require DataLayout.
1058     if (!TD) return 0;
1059
1060     // Require two pointers.  Also, we can't optimize if return value is used.
1061     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1062     if (FT->getNumParams() != 2 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1063         !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
1064         !CI->use_empty())
1065       return 0;
1066
1067     // fputs(s,F) --> fwrite(s,1,strlen(s),F)
1068     uint64_t Len = GetStringLength(CI->getArgOperand(0));
1069     if (!Len) return 0;
1070     // Known to have no uses (see above).
1071     Type *PT = FT->getParamType(0);
1072     return EmitFWrite(CI->getArgOperand(0),
1073                       ConstantInt::get(TD->getIntPtrType(PT), Len-1),
1074                       CI->getArgOperand(1), B, TD, TLI);
1075   }
1076 };
1077
1078 //===---------------------------------------===//
1079 // 'fprintf' Optimizations
1080
1081 struct FPrintFOpt : public LibCallOptimization {
1082   Value *OptimizeFixedFormatString(Function *Callee, CallInst *CI,
1083                                    IRBuilder<> &B) {
1084     // All the optimizations depend on the format string.
1085     StringRef FormatStr;
1086     if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), FormatStr))
1087       return 0;
1088
1089     // fprintf(F, "foo") --> fwrite("foo", 3, 1, F)
1090     if (CI->getNumArgOperands() == 2) {
1091       for (unsigned i = 0, e = FormatStr.size(); i != e; ++i)
1092         if (FormatStr[i] == '%')  // Could handle %% -> % if we cared.
1093           return 0; // We found a format specifier.
1094
1095       // These optimizations require DataLayout.
1096       if (!TD) return 0;
1097
1098       Type *AT = CI->getArgOperand(1)->getType();
1099       Value *NewCI = EmitFWrite(CI->getArgOperand(1),
1100                                 ConstantInt::get(TD->getIntPtrType(AT),
1101                                                  FormatStr.size()),
1102                                 CI->getArgOperand(0), B, TD, TLI);
1103       return NewCI ? ConstantInt::get(CI->getType(), FormatStr.size()) : 0;
1104     }
1105
1106     // The remaining optimizations require the format string to be "%s" or "%c"
1107     // and have an extra operand.
1108     if (FormatStr.size() != 2 || FormatStr[0] != '%' ||
1109         CI->getNumArgOperands() < 3)
1110       return 0;
1111
1112     // Decode the second character of the format string.
1113     if (FormatStr[1] == 'c') {
1114       // fprintf(F, "%c", chr) --> fputc(chr, F)
1115       if (!CI->getArgOperand(2)->getType()->isIntegerTy()) return 0;
1116       Value *NewCI = EmitFPutC(CI->getArgOperand(2), CI->getArgOperand(0), B,
1117                                TD, TLI);
1118       return NewCI ? ConstantInt::get(CI->getType(), 1) : 0;
1119     }
1120
1121     if (FormatStr[1] == 's') {
1122       // fprintf(F, "%s", str) --> fputs(str, F)
1123       if (!CI->getArgOperand(2)->getType()->isPointerTy() || !CI->use_empty())
1124         return 0;
1125       return EmitFPutS(CI->getArgOperand(2), CI->getArgOperand(0), B, TD, TLI);
1126     }
1127     return 0;
1128   }
1129
1130   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1131     // Require two fixed paramters as pointers and integer result.
1132     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1133     if (FT->getNumParams() != 2 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1134         !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
1135         !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
1136       return 0;
1137
1138     if (Value *V = OptimizeFixedFormatString(Callee, CI, B)) {
1139       return V;
1140     }
1141
1142     // fprintf(stream, format, ...) -> fiprintf(stream, format, ...) if no
1143     // floating point arguments.
1144     if (TLI->has(LibFunc::fiprintf) && !CallHasFloatingPointArgument(CI)) {
1145       Module *M = B.GetInsertBlock()->getParent()->getParent();
1146       Constant *FIPrintFFn =
1147         M->getOrInsertFunction("fiprintf", FT, Callee->getAttributes());
1148       CallInst *New = cast<CallInst>(CI->clone());
1149       New->setCalledFunction(FIPrintFFn);
1150       B.Insert(New);
1151       return New;
1152     }
1153     return 0;
1154   }
1155 };
1156
1157 //===---------------------------------------===//
1158 // 'puts' Optimizations
1159
1160 struct PutsOpt : public LibCallOptimization {
1161   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1162     // Require one fixed pointer argument and an integer/void result.
1163     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1164     if (FT->getNumParams() < 1 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1165         !(FT->getReturnType()->isIntegerTy() ||
1166           FT->getReturnType()->isVoidTy()))
1167       return 0;
1168
1169     // Check for a constant string.
1170     StringRef Str;
1171     if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), Str))
1172       return 0;
1173
1174     if (Str.empty() && CI->use_empty()) {
1175       // puts("") -> putchar('\n')
1176       Value *Res = EmitPutChar(B.getInt32('\n'), B, TD, TLI);
1177       if (CI->use_empty() || !Res) return Res;
1178       return B.CreateIntCast(Res, CI->getType(), true);
1179     }
1180
1181     return 0;
1182   }
1183 };
1184
1185 } // end anonymous namespace.
1186
1187 //===----------------------------------------------------------------------===//
1188 // SimplifyLibCalls Pass Implementation
1189 //===----------------------------------------------------------------------===//
1190
1191 namespace {
1192   /// This pass optimizes well known library functions from libc and libm.
1193   ///
1194   class SimplifyLibCalls : public FunctionPass {
1195     TargetLibraryInfo *TLI;
1196
1197     StringMap<LibCallOptimization*> Optimizations;
1198     // String and Memory LibCall Optimizations
1199     StrNCpyOpt StrNCpy;
1200     StrLenOpt StrLen; StrPBrkOpt StrPBrk;
1201     StrToOpt StrTo; StrSpnOpt StrSpn; StrCSpnOpt StrCSpn; StrStrOpt StrStr;
1202     MemCmpOpt MemCmp; MemCpyOpt MemCpy; MemMoveOpt MemMove; MemSetOpt MemSet;
1203     // Math Library Optimizations
1204     CosOpt Cos; PowOpt Pow; Exp2Opt Exp2;
1205     UnaryDoubleFPOpt UnaryDoubleFP, UnsafeUnaryDoubleFP;
1206     // Integer Optimizations
1207     FFSOpt FFS; AbsOpt Abs; IsDigitOpt IsDigit; IsAsciiOpt IsAscii;
1208     ToAsciiOpt ToAscii;
1209     // Formatting and IO Optimizations
1210     SPrintFOpt SPrintF; PrintFOpt PrintF;
1211     FWriteOpt FWrite; FPutsOpt FPuts; FPrintFOpt FPrintF;
1212     PutsOpt Puts;
1213
1214     bool Modified;  // This is only used by doInitialization.
1215   public:
1216     static char ID; // Pass identification
1217     SimplifyLibCalls() : FunctionPass(ID), UnaryDoubleFP(false),
1218                          UnsafeUnaryDoubleFP(true) {
1219       initializeSimplifyLibCallsPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
1220     }
1221     void AddOpt(LibFunc::Func F, LibCallOptimization* Opt);
1222     void AddOpt(LibFunc::Func F1, LibFunc::Func F2, LibCallOptimization* Opt);
1223
1224     void InitOptimizations();
1225     bool runOnFunction(Function &F);
1226
1227     void setDoesNotAccessMemory(Function &F);
1228     void setOnlyReadsMemory(Function &F);
1229     void setDoesNotThrow(Function &F);
1230     void setDoesNotCapture(Function &F, unsigned n);
1231     void setDoesNotAlias(Function &F, unsigned n);
1232     bool doInitialization(Module &M);
1233
1234     void inferPrototypeAttributes(Function &F);
1235     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
1236       AU.addRequired<TargetLibraryInfo>();
1237     }
1238   };
1239 } // end anonymous namespace.
1240
1241 char SimplifyLibCalls::ID = 0;
1242
1243 INITIALIZE_PASS_BEGIN(SimplifyLibCalls, "simplify-libcalls",
1244                       "Simplify well-known library calls", false, false)
1245 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfo)
1246 INITIALIZE_PASS_END(SimplifyLibCalls, "simplify-libcalls",
1247                     "Simplify well-known library calls", false, false)
1248
1249 // Public interface to the Simplify LibCalls pass.
1250 FunctionPass *llvm::createSimplifyLibCallsPass() {
1251   return new SimplifyLibCalls();
1252 }
1253
1254 void SimplifyLibCalls::AddOpt(LibFunc::Func F, LibCallOptimization* Opt) {
1255   if (TLI->has(F))
1256     Optimizations[TLI->getName(F)] = Opt;
1257 }
1258
1259 void SimplifyLibCalls::AddOpt(LibFunc::Func F1, LibFunc::Func F2,
1260                               LibCallOptimization* Opt) {
1261   if (TLI->has(F1) && TLI->has(F2))
1262     Optimizations[TLI->getName(F1)] = Opt;
1263 }
1264
1265 /// Optimizations - Populate the Optimizations map with all the optimizations
1266 /// we know.
1267 void SimplifyLibCalls::InitOptimizations() {
1268   // String and Memory LibCall Optimizations
1269   Optimizations["strncpy"] = &StrNCpy;
1270   Optimizations["strlen"] = &StrLen;
1271   Optimizations["strpbrk"] = &StrPBrk;
1272   Optimizations["strtol"] = &StrTo;
1273   Optimizations["strtod"] = &StrTo;
1274   Optimizations["strtof"] = &StrTo;
1275   Optimizations["strtoul"] = &StrTo;
1276   Optimizations["strtoll"] = &StrTo;
1277   Optimizations["strtold"] = &StrTo;
1278   Optimizations["strtoull"] = &StrTo;
1279   Optimizations["strspn"] = &StrSpn;
1280   Optimizations["strcspn"] = &StrCSpn;
1281   Optimizations["strstr"] = &StrStr;
1282   Optimizations["memcmp"] = &MemCmp;
1283   AddOpt(LibFunc::memcpy, &MemCpy);
1284   Optimizations["memmove"] = &MemMove;
1285   AddOpt(LibFunc::memset, &MemSet);
1286
1287   // Math Library Optimizations
1288   Optimizations["cosf"] = &Cos;
1289   Optimizations["cos"] = &Cos;
1290   Optimizations["cosl"] = &Cos;
1291   Optimizations["powf"] = &Pow;
1292   Optimizations["pow"] = &Pow;
1293   Optimizations["powl"] = &Pow;
1294   Optimizations["llvm.pow.f32"] = &Pow;
1295   Optimizations["llvm.pow.f64"] = &Pow;
1296   Optimizations["llvm.pow.f80"] = &Pow;
1297   Optimizations["llvm.pow.f128"] = &Pow;
1298   Optimizations["llvm.pow.ppcf128"] = &Pow;
1299   Optimizations["exp2l"] = &Exp2;
1300   Optimizations["exp2"] = &Exp2;
1301   Optimizations["exp2f"] = &Exp2;
1302   Optimizations["llvm.exp2.ppcf128"] = &Exp2;
1303   Optimizations["llvm.exp2.f128"] = &Exp2;
1304   Optimizations["llvm.exp2.f80"] = &Exp2;
1305   Optimizations["llvm.exp2.f64"] = &Exp2;
1306   Optimizations["llvm.exp2.f32"] = &Exp2;
1307
1308   AddOpt(LibFunc::ceil, LibFunc::ceilf, &UnaryDoubleFP);
1309   AddOpt(LibFunc::fabs, LibFunc::fabsf, &UnaryDoubleFP);
1310   AddOpt(LibFunc::floor, LibFunc::floorf, &UnaryDoubleFP);
1311   AddOpt(LibFunc::rint, LibFunc::rintf, &UnaryDoubleFP);
1312   AddOpt(LibFunc::round, LibFunc::roundf, &UnaryDoubleFP);
1313   AddOpt(LibFunc::nearbyint, LibFunc::nearbyintf, &UnaryDoubleFP);
1314   AddOpt(LibFunc::trunc, LibFunc::truncf, &UnaryDoubleFP);
1315
1316   if(UnsafeFPShrink) {
1317     AddOpt(LibFunc::acos, LibFunc::acosf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1318     AddOpt(LibFunc::acosh, LibFunc::acoshf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1319     AddOpt(LibFunc::asin, LibFunc::asinf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1320     AddOpt(LibFunc::asinh, LibFunc::asinhf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1321     AddOpt(LibFunc::atan, LibFunc::atanf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1322     AddOpt(LibFunc::atanh, LibFunc::atanhf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1323     AddOpt(LibFunc::cbrt, LibFunc::cbrtf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1324     AddOpt(LibFunc::cosh, LibFunc::coshf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1325     AddOpt(LibFunc::exp, LibFunc::expf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1326     AddOpt(LibFunc::exp10, LibFunc::exp10f, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1327     AddOpt(LibFunc::expm1, LibFunc::expm1f, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1328     AddOpt(LibFunc::log, LibFunc::logf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1329     AddOpt(LibFunc::log10, LibFunc::log10f, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1330     AddOpt(LibFunc::log1p, LibFunc::log1pf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1331     AddOpt(LibFunc::log2, LibFunc::log2f, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1332     AddOpt(LibFunc::logb, LibFunc::logbf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1333     AddOpt(LibFunc::sin, LibFunc::sinf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1334     AddOpt(LibFunc::sinh, LibFunc::sinhf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1335     AddOpt(LibFunc::sqrt, LibFunc::sqrtf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1336     AddOpt(LibFunc::tan, LibFunc::tanf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1337     AddOpt(LibFunc::tanh, LibFunc::tanhf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1338   }
1339
1340   // Integer Optimizations
1341   Optimizations["ffs"] = &FFS;
1342   Optimizations["ffsl"] = &FFS;
1343   Optimizations["ffsll"] = &FFS;
1344   Optimizations["abs"] = &Abs;
1345   Optimizations["labs"] = &Abs;
1346   Optimizations["llabs"] = &Abs;
1347   Optimizations["isdigit"] = &IsDigit;
1348   Optimizations["isascii"] = &IsAscii;
1349   Optimizations["toascii"] = &ToAscii;
1350
1351   // Formatting and IO Optimizations
1352   Optimizations["sprintf"] = &SPrintF;
1353   Optimizations["printf"] = &PrintF;
1354   AddOpt(LibFunc::fwrite, &FWrite);
1355   AddOpt(LibFunc::fputs, &FPuts);
1356   Optimizations["fprintf"] = &FPrintF;
1357   Optimizations["puts"] = &Puts;
1358 }
1359
1360
1361 /// runOnFunction - Top level algorithm.
1362 ///
1363 bool SimplifyLibCalls::runOnFunction(Function &F) {
1364   TLI = &getAnalysis<TargetLibraryInfo>();
1365
1366   if (Optimizations.empty())
1367     InitOptimizations();
1368
1369   const DataLayout *TD = getAnalysisIfAvailable<DataLayout>();
1370
1371   IRBuilder<> Builder(F.getContext());
1372
1373   bool Changed = false;
1374   for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB) {
1375     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ) {
1376       // Ignore non-calls.
1377       CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I++);
1378       if (!CI) continue;
1379
1380       // Ignore indirect calls and calls to non-external functions.
1381       Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1382       if (Callee == 0 || !Callee->isDeclaration() ||
1383           !(Callee->hasExternalLinkage() || Callee->hasDLLImportLinkage()))
1384         continue;
1385
1386       // Ignore unknown calls.
1387       LibCallOptimization *LCO = Optimizations.lookup(Callee->getName());
1388       if (!LCO) continue;
1389
1390       // Set the builder to the instruction after the call.
1391       Builder.SetInsertPoint(BB, I);
1392
1393       // Use debug location of CI for all new instructions.
1394       Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
1395
1396       // Try to optimize this call.
1397       Value *Result = LCO->OptimizeCall(CI, TD, TLI, Builder);
1398       if (Result == 0) continue;
1399
1400       DEBUG(dbgs() << "SimplifyLibCalls simplified: " << *CI;
1401             dbgs() << "  into: " << *Result << "\n");
1402
1403       // Something changed!
1404       Changed = true;
1405       ++NumSimplified;
1406
1407       // Inspect the instruction after the call (which was potentially just
1408       // added) next.
1409       I = CI; ++I;
1410
1411       if (CI != Result && !CI->use_empty()) {
1412         CI->replaceAllUsesWith(Result);
1413         if (!Result->hasName())
1414           Result->takeName(CI);
1415       }
1416       CI->eraseFromParent();
1417     }
1418   }
1419   return Changed;
1420 }
1421
1422 // Utility methods for doInitialization.
1423
1424 void SimplifyLibCalls::setDoesNotAccessMemory(Function &F) {
1425   if (!F.doesNotAccessMemory()) {
1426     F.setDoesNotAccessMemory();
1427     ++NumAnnotated;
1428     Modified = true;
1429   }
1430 }
1431 void SimplifyLibCalls::setOnlyReadsMemory(Function &F) {
1432   if (!F.onlyReadsMemory()) {
1433     F.setOnlyReadsMemory();
1434     ++NumAnnotated;
1435     Modified = true;
1436   }
1437 }
1438 void SimplifyLibCalls::setDoesNotThrow(Function &F) {
1439   if (!F.doesNotThrow()) {
1440     F.setDoesNotThrow();
1441     ++NumAnnotated;
1442     Modified = true;
1443   }
1444 }
1445 void SimplifyLibCalls::setDoesNotCapture(Function &F, unsigned n) {
1446   if (!F.doesNotCapture(n)) {
1447     F.setDoesNotCapture(n);
1448     ++NumAnnotated;
1449     Modified = true;
1450   }
1451 }
1452 void SimplifyLibCalls::setDoesNotAlias(Function &F, unsigned n) {
1453   if (!F.doesNotAlias(n)) {
1454     F.setDoesNotAlias(n);
1455     ++NumAnnotated;
1456     Modified = true;
1457   }
1458 }
1459
1460
1461 void SimplifyLibCalls::inferPrototypeAttributes(Function &F) {
1462   FunctionType *FTy = F.getFunctionType();
1463
1464   StringRef Name = F.getName();
1465   switch (Name[0]) {
1466   case 's':
1467     if (Name == "strlen") {
1468       if (FTy->getNumParams() != 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1469         return;
1470       setOnlyReadsMemory(F);
1471       setDoesNotThrow(F);
1472       setDoesNotCapture(F, 1);
1473     } else if (Name == "strchr" ||
1474                Name == "strrchr") {
1475       if (FTy->getNumParams() != 2 ||
1476           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1477           !FTy->getParamType(1)->isIntegerTy())
1478         return;
1479       setOnlyReadsMemory(F);
1480       setDoesNotThrow(F);
1481     } else if (Name == "strcpy" ||
1482                Name == "stpcpy" ||
1483                Name == "strcat" ||
1484                Name == "strtol" ||
1485                Name == "strtod" ||
1486                Name == "strtof" ||
1487                Name == "strtoul" ||
1488                Name == "strtoll" ||
1489                Name == "strtold" ||
1490                Name == "strncat" ||
1491                Name == "strncpy" ||
1492                Name == "stpncpy" ||
1493                Name == "strtoull") {
1494       if (FTy->getNumParams() < 2 ||
1495           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1496         return;
1497       setDoesNotThrow(F);
1498       setDoesNotCapture(F, 2);
1499     } else if (Name == "strxfrm") {
1500       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
1501           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1502           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1503         return;
1504       setDoesNotThrow(F);
1505       setDoesNotCapture(F, 1);
1506       setDoesNotCapture(F, 2);
1507     } else if (Name == "strcmp" ||
1508                Name == "strspn" ||
1509                Name == "strncmp" ||
1510                Name == "strcspn" ||
1511                Name == "strcoll" ||
1512                Name == "strcasecmp" ||
1513                Name == "strncasecmp") {
1514       if (FTy->getNumParams() < 2 ||
1515           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1516           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1517         return;
1518       setOnlyReadsMemory(F);
1519       setDoesNotThrow(F);
1520       setDoesNotCapture(F, 1);
1521       setDoesNotCapture(F, 2);
1522     } else if (Name == "strstr" ||
1523                Name == "strpbrk") {
1524       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1525         return;
1526       setOnlyReadsMemory(F);
1527       setDoesNotThrow(F);
1528       setDoesNotCapture(F, 2);
1529     } else if (Name == "strtok" ||
1530                Name == "strtok_r") {
1531       if (FTy->getNumParams() < 2 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1532         return;
1533       setDoesNotThrow(F);
1534       setDoesNotCapture(F, 2);
1535     } else if (Name == "scanf" ||
1536                Name == "setbuf" ||
1537                Name == "setvbuf") {
1538       if (FTy->getNumParams() < 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1539         return;
1540       setDoesNotThrow(F);
1541       setDoesNotCapture(F, 1);
1542     } else if (Name == "strdup" ||
1543                Name == "strndup") {
1544       if (FTy->getNumParams() < 1 || !FTy->getReturnType()->isPointerTy() ||
1545           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1546         return;
1547       setDoesNotThrow(F);
1548       setDoesNotAlias(F, 0);
1549       setDoesNotCapture(F, 1);
1550     } else if (Name == "stat" ||
1551                Name == "sscanf" ||
1552                Name == "sprintf" ||
1553                Name == "statvfs") {
1554       if (FTy->getNumParams() < 2 ||
1555           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1556           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1557         return;
1558       setDoesNotThrow(F);
1559       setDoesNotCapture(F, 1);
1560       setDoesNotCapture(F, 2);
1561     } else if (Name == "snprintf") {
1562       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
1563           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1564           !FTy->getParamType(2)->isPointerTy())
1565         return;
1566       setDoesNotThrow(F);
1567       setDoesNotCapture(F, 1);
1568       setDoesNotCapture(F, 3);
1569     } else if (Name == "setitimer") {
1570       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
1571           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy() ||
1572           !FTy->getParamType(2)->isPointerTy())
1573         return;
1574       setDoesNotThrow(F);
1575       setDoesNotCapture(F, 2);
1576       setDoesNotCapture(F, 3);
1577     } else if (Name == "system") {
1578       if (FTy->getNumParams() != 1 ||
1579           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1580         return;
1581       // May throw; "system" is a valid pthread cancellation point.
1582       setDoesNotCapture(F, 1);
1583     }
1584     break;
1585   case 'm':
1586     if (Name == "malloc") {
1587       if (FTy->getNumParams() != 1 ||
1588           !FTy->getReturnType()->isPointerTy())
1589         return;
1590       setDoesNotThrow(F);
1591       setDoesNotAlias(F, 0);
1592     } else if (Name == "memcmp") {
1593       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
1594           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1595           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1596         return;
1597       setOnlyReadsMemory(F);
1598       setDoesNotThrow(F);
1599       setDoesNotCapture(F, 1);
1600       setDoesNotCapture(F, 2);
1601     } else if (Name == "memchr" ||
1602                Name == "memrchr") {
1603       if (FTy->getNumParams() != 3)
1604         return;
1605       setOnlyReadsMemory(F);
1606       setDoesNotThrow(F);
1607     } else if (Name == "modf" ||
1608                Name == "modff" ||
1609                Name == "modfl" ||
1610                Name == "memcpy" ||
1611                Name == "memccpy" ||
1612                Name == "memmove") {
1613       if (FTy->getNumParams() < 2 ||
1614           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1615         return;
1616       setDoesNotThrow(F);
1617       setDoesNotCapture(F, 2);
1618     } else if (Name == "memalign") {
1619       if (!FTy->getReturnType()->isPointerTy())
1620         return;
1621       setDoesNotAlias(F, 0);
1622     } else if (Name == "mkdir" ||
1623                Name == "mktime") {
1624       if (FTy->getNumParams() == 0 ||
1625           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1626         return;
1627       setDoesNotThrow(F);
1628       setDoesNotCapture(F, 1);
1629     }
1630     break;
1631   case 'r':
1632     if (Name == "realloc") {
1633       if (FTy->getNumParams() != 2 ||
1634           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1635           !FTy->getReturnType()->isPointerTy())
1636         return;
1637       setDoesNotThrow(F);
1638       setDoesNotAlias(F, 0);
1639       setDoesNotCapture(F, 1);
1640     } else if (Name == "read") {
1641       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
1642           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1643         return;
1644       // May throw; "read" is a valid pthread cancellation point.
1645       setDoesNotCapture(F, 2);
1646     } else if (Name == "rmdir" ||
1647                Name == "rewind" ||
1648                Name == "remove" ||
1649                Name == "realpath") {
1650       if (FTy->getNumParams() < 1 ||
1651           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1652         return;
1653       setDoesNotThrow(F);
1654       setDoesNotCapture(F, 1);
1655     } else if (Name == "rename" ||
1656                Name == "readlink") {
1657       if (FTy->getNumParams() < 2 ||
1658           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1659           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1660         return;
1661       setDoesNotThrow(F);
1662       setDoesNotCapture(F, 1);
1663       setDoesNotCapture(F, 2);
1664     }
1665     break;
1666   case 'w':
1667     if (Name == "write") {
1668       if (FTy->getNumParams() != 3 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1669         return;
1670       // May throw; "write" is a valid pthread cancellation point.
1671       setDoesNotCapture(F, 2);
1672     }
1673     break;
1674   case 'b':
1675     if (Name == "bcopy") {
1676       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
1677           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1678           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1679         return;
1680       setDoesNotThrow(F);
1681       setDoesNotCapture(F, 1);
1682       setDoesNotCapture(F, 2);
1683     } else if (Name == "bcmp") {
1684       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
1685           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1686           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1687         return;
1688       setDoesNotThrow(F);
1689       setOnlyReadsMemory(F);
1690       setDoesNotCapture(F, 1);
1691       setDoesNotCapture(F, 2);
1692     } else if (Name == "bzero") {
1693       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1694         return;
1695       setDoesNotThrow(F);
1696       setDoesNotCapture(F, 1);
1697     }
1698     break;
1699   case 'c':
1700     if (Name == "calloc") {
1701       if (FTy->getNumParams() != 2 ||
1702           !FTy->getReturnType()->isPointerTy())
1703         return;
1704       setDoesNotThrow(F);
1705       setDoesNotAlias(F, 0);
1706     } else if (Name == "chmod" ||
1707                Name == "chown" ||
1708                Name == "ctermid" ||
1709                Name == "clearerr" ||
1710                Name == "closedir") {
1711       if (FTy->getNumParams() == 0 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1712         return;
1713       setDoesNotThrow(F);
1714       setDoesNotCapture(F, 1);
1715     }
1716     break;
1717   case 'a':
1718     if (Name == "atoi" ||
1719         Name == "atol" ||
1720         Name == "atof" ||
1721         Name == "atoll") {
1722       if (FTy->getNumParams() != 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1723         return;
1724       setDoesNotThrow(F);
1725       setOnlyReadsMemory(F);
1726       setDoesNotCapture(F, 1);
1727     } else if (Name == "access") {
1728       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1729         return;
1730       setDoesNotThrow(F);
1731       setDoesNotCapture(F, 1);
1732     }
1733     break;
1734   case 'f':
1735     if (Name == "fopen") {
1736       if (FTy->getNumParams() != 2 ||
1737           !FTy->getReturnType()->isPointerTy() ||
1738           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1739           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1740         return;
1741       setDoesNotThrow(F);
1742       setDoesNotAlias(F, 0);
1743       setDoesNotCapture(F, 1);
1744       setDoesNotCapture(F, 2);
1745     } else if (Name == "fdopen") {
1746       if (FTy->getNumParams() != 2 ||
1747           !FTy->getReturnType()->isPointerTy() ||
1748           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1749         return;
1750       setDoesNotThrow(F);
1751       setDoesNotAlias(F, 0);
1752       setDoesNotCapture(F, 2);
1753     } else if (Name == "feof" ||
1754                Name == "free" ||
1755                Name == "fseek" ||
1756                Name == "ftell" ||
1757                Name == "fgetc" ||
1758                Name == "fseeko" ||
1759                Name == "ftello" ||
1760                Name == "fileno" ||
1761                Name == "fflush" ||
1762                Name == "fclose" ||
1763                Name == "fsetpos" ||
1764                Name == "flockfile" ||
1765                Name == "funlockfile" ||
1766                Name == "ftrylockfile") {
1767       if (FTy->getNumParams() == 0 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1768         return;
1769       setDoesNotThrow(F);
1770       setDoesNotCapture(F, 1);
1771     } else if (Name == "ferror") {
1772       if (FTy->getNumParams() != 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1773         return;
1774       setDoesNotThrow(F);
1775       setDoesNotCapture(F, 1);
1776       setOnlyReadsMemory(F);
1777     } else if (Name == "fputc" ||
1778                Name == "fstat" ||
1779                Name == "frexp" ||
1780                Name == "frexpf" ||
1781                Name == "frexpl" ||
1782                Name == "fstatvfs") {
1783       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1784         return;
1785       setDoesNotThrow(F);
1786       setDoesNotCapture(F, 2);
1787     } else if (Name == "fgets") {
1788       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
1789           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1790           !FTy->getParamType(2)->isPointerTy())
1791         return;
1792       setDoesNotThrow(F);
1793       setDoesNotCapture(F, 3);
1794     } else if (Name == "fread" ||
1795                Name == "fwrite") {
1796       if (FTy->getNumParams() != 4 ||
1797           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1798           !FTy->getParamType(3)->isPointerTy())
1799         return;
1800       setDoesNotThrow(F);
1801       setDoesNotCapture(F, 1);
1802       setDoesNotCapture(F, 4);
1803     } else if (Name == "fputs" ||
1804                Name == "fscanf" ||
1805                Name == "fprintf" ||
1806                Name == "fgetpos") {
1807       if (FTy->getNumParams() < 2 ||
1808           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1809           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1810         return;
1811       setDoesNotThrow(F);
1812       setDoesNotCapture(F, 1);
1813       setDoesNotCapture(F, 2);
1814     }
1815     break;
1816   case 'g':
1817     if (Name == "getc" ||
1818         Name == "getlogin_r" ||
1819         Name == "getc_unlocked") {
1820       if (FTy->getNumParams() == 0 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1821         return;
1822       setDoesNotThrow(F);
1823       setDoesNotCapture(F, 1);
1824     } else if (Name == "getenv") {
1825       if (FTy->getNumParams() != 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1826         return;
1827       setDoesNotThrow(F);
1828       setOnlyReadsMemory(F);
1829       setDoesNotCapture(F, 1);
1830     } else if (Name == "gets" ||
1831                Name == "getchar") {
1832       setDoesNotThrow(F);
1833     } else if (Name == "getitimer") {
1834       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1835         return;
1836       setDoesNotThrow(F);
1837       setDoesNotCapture(F, 2);
1838     } else if (Name == "getpwnam") {
1839       if (FTy->getNumParams() != 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1840         return;
1841       setDoesNotThrow(F);
1842       setDoesNotCapture(F, 1);
1843     }
1844     break;
1845   case 'u':
1846     if (Name == "ungetc") {
1847       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1848         return;
1849       setDoesNotThrow(F);
1850       setDoesNotCapture(F, 2);
1851     } else if (Name == "uname" ||
1852                Name == "unlink" ||
1853                Name == "unsetenv") {
1854       if (FTy->getNumParams() != 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1855         return;
1856       setDoesNotThrow(F);
1857       setDoesNotCapture(F, 1);
1858     } else if (Name == "utime" ||
1859                Name == "utimes") {
1860       if (FTy->getNumParams() != 2 ||
1861           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1862           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1863         return;
1864       setDoesNotThrow(F);
1865       setDoesNotCapture(F, 1);
1866       setDoesNotCapture(F, 2);
1867     }
1868     break;
1869   case 'p':
1870     if (Name == "putc") {
1871       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1872         return;
1873       setDoesNotThrow(F);
1874       setDoesNotCapture(F, 2);
1875     } else if (Name == "puts" ||
1876                Name == "printf" ||
1877                Name == "perror") {
1878       if (FTy->getNumParams() != 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1879         return;
1880       setDoesNotThrow(F);
1881       setDoesNotCapture(F, 1);
1882     } else if (Name == "pread" ||
1883                Name == "pwrite") {
1884       if (FTy->getNumParams() != 4 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1885         return;
1886       // May throw; these are valid pthread cancellation points.
1887       setDoesNotCapture(F, 2);
1888     } else if (Name == "putchar") {
1889       setDoesNotThrow(F);
1890     } else if (Name == "popen") {
1891       if (FTy->getNumParams() != 2 ||
1892           !FTy->getReturnType()->isPointerTy() ||
1893           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1894           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1895         return;
1896       setDoesNotThrow(F);
1897       setDoesNotAlias(F, 0);
1898       setDoesNotCapture(F, 1);
1899       setDoesNotCapture(F, 2);
1900     } else if (Name == "pclose") {
1901       if (FTy->getNumParams() != 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1902         return;
1903       setDoesNotThrow(F);
1904       setDoesNotCapture(F, 1);
1905     }
1906     break;
1907   case 'v':
1908     if (Name == "vscanf") {
1909       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1910         return;
1911       setDoesNotThrow(F);
1912       setDoesNotCapture(F, 1);
1913     } else if (Name == "vsscanf" ||
1914                Name == "vfscanf") {
1915       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
1916           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy() ||
1917           !FTy->getParamType(2)->isPointerTy())
1918         return;
1919       setDoesNotThrow(F);
1920       setDoesNotCapture(F, 1);
1921       setDoesNotCapture(F, 2);
1922     } else if (Name == "valloc") {
1923       if (!FTy->getReturnType()->isPointerTy())
1924         return;
1925       setDoesNotThrow(F);
1926       setDoesNotAlias(F, 0);
1927     } else if (Name == "vprintf") {
1928       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1929         return;
1930       setDoesNotThrow(F);
1931       setDoesNotCapture(F, 1);
1932     } else if (Name == "vfprintf" ||
1933                Name == "vsprintf") {
1934       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
1935           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1936           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1937         return;
1938       setDoesNotThrow(F);
1939       setDoesNotCapture(F, 1);
1940       setDoesNotCapture(F, 2);
1941     } else if (Name == "vsnprintf") {
1942       if (FTy->getNumParams() != 4 ||
1943           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1944           !FTy->getParamType(2)->isPointerTy())
1945         return;
1946       setDoesNotThrow(F);
1947       setDoesNotCapture(F, 1);
1948       setDoesNotCapture(F, 3);
1949     }
1950     break;
1951   case 'o':
1952     if (Name == "open") {
1953       if (FTy->getNumParams() < 2 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1954         return;
1955       // May throw; "open" is a valid pthread cancellation point.
1956       setDoesNotCapture(F, 1);
1957     } else if (Name == "opendir") {
1958       if (FTy->getNumParams() != 1 ||
1959           !FTy->getReturnType()->isPointerTy() ||
1960           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1961         return;
1962       setDoesNotThrow(F);
1963       setDoesNotAlias(F, 0);
1964       setDoesNotCapture(F, 1);
1965     }
1966     break;
1967   case 't':
1968     if (Name == "tmpfile") {
1969       if (!FTy->getReturnType()->isPointerTy())
1970         return;
1971       setDoesNotThrow(F);
1972       setDoesNotAlias(F, 0);
1973     } else if (Name == "times") {
1974       if (FTy->getNumParams() != 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1975         return;
1976       setDoesNotThrow(F);
1977       setDoesNotCapture(F, 1);
1978     }
1979     break;
1980   case 'h':
1981     if (Name == "htonl" ||
1982         Name == "htons") {
1983       setDoesNotThrow(F);
1984       setDoesNotAccessMemory(F);
1985     }
1986     break;
1987   case 'n':
1988     if (Name == "ntohl" ||
1989         Name == "ntohs") {
1990       setDoesNotThrow(F);
1991       setDoesNotAccessMemory(F);
1992     }
1993     break;
1994   case 'l':
1995     if (Name == "lstat") {
1996       if (FTy->getNumParams() != 2 ||
1997           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1998           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1999         return;
2000       setDoesNotThrow(F);
2001       setDoesNotCapture(F, 1);
2002       setDoesNotCapture(F, 2);
2003     } else if (Name == "lchown") {
2004       if (FTy->getNumParams() != 3 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
2005         return;
2006       setDoesNotThrow(F);
2007       setDoesNotCapture(F, 1);
2008     }
2009     break;
2010   case 'q':
2011     if (Name == "qsort") {
2012       if (FTy->getNumParams() != 4 || !FTy->getParamType(3)->isPointerTy())
2013         return;
2014       // May throw; places call through function pointer.
2015       setDoesNotCapture(F, 4);
2016     }
2017     break;
2018   case '_':
2019     if (Name == "__strdup" ||
2020         Name == "__strndup") {
2021       if (FTy->getNumParams() < 1 ||
2022           !FTy->getReturnType()->isPointerTy() ||
2023           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
2024         return;
2025       setDoesNotThrow(F);
2026       setDoesNotAlias(F, 0);
2027       setDoesNotCapture(F, 1);
2028     } else if (Name == "__strtok_r") {
2029       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
2030           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
2031         return;
2032       setDoesNotThrow(F);
2033       setDoesNotCapture(F, 2);
2034     } else if (Name == "_IO_getc") {
2035       if (FTy->getNumParams() != 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
2036         return;
2037       setDoesNotThrow(F);
2038       setDoesNotCapture(F, 1);
2039     } else if (Name == "_IO_putc") {
2040       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
2041         return;
2042       setDoesNotThrow(F);
2043       setDoesNotCapture(F, 2);
2044     }
2045     break;
2046   case 1:
2047     if (Name == "\1__isoc99_scanf") {
2048       if (FTy->getNumParams() < 1 ||
2049           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
2050         return;
2051       setDoesNotThrow(F);
2052       setDoesNotCapture(F, 1);
2053     } else if (Name == "\1stat64" ||
2054                Name == "\1lstat64" ||
2055                Name == "\1statvfs64" ||
2056                Name == "\1__isoc99_sscanf") {
2057       if (FTy->getNumParams() < 1 ||
2058           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
2059           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
2060         return;
2061       setDoesNotThrow(F);
2062       setDoesNotCapture(F, 1);
2063       setDoesNotCapture(F, 2);
2064     } else if (Name == "\1fopen64") {
2065       if (FTy->getNumParams() != 2 ||
2066           !FTy->getReturnType()->isPointerTy() ||
2067           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
2068           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
2069         return;
2070       setDoesNotThrow(F);
2071       setDoesNotAlias(F, 0);
2072       setDoesNotCapture(F, 1);
2073       setDoesNotCapture(F, 2);
2074     } else if (Name == "\1fseeko64" ||
2075                Name == "\1ftello64") {
2076       if (FTy->getNumParams() == 0 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
2077         return;
2078       setDoesNotThrow(F);
2079       setDoesNotCapture(F, 1);
2080     } else if (Name == "\1tmpfile64") {
2081       if (!FTy->getReturnType()->isPointerTy())
2082         return;
2083       setDoesNotThrow(F);
2084       setDoesNotAlias(F, 0);
2085     } else if (Name == "\1fstat64" ||
2086                Name == "\1fstatvfs64") {
2087       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
2088         return;
2089       setDoesNotThrow(F);
2090       setDoesNotCapture(F, 2);
2091     } else if (Name == "\1open64") {
2092       if (FTy->getNumParams() < 2 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
2093         return;
2094       // May throw; "open" is a valid pthread cancellation point.
2095       setDoesNotCapture(F, 1);
2096     }
2097     break;
2098   }
2099 }
2100
2101 /// doInitialization - Add attributes to well-known functions.
2102 ///
2103 bool SimplifyLibCalls::doInitialization(Module &M) {
2104   Modified = false;
2105   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I) {
2106     Function &F = *I;
2107     if (F.isDeclaration() && F.hasName())
2108       inferPrototypeAttributes(F);
2109   }
2110   return Modified;
2111 }
2112
2113 // TODO:
2114 //   Additional cases that we need to add to this file:
2115 //
2116 // cbrt:
2117 //   * cbrt(expN(X))  -> expN(x/3)
2118 //   * cbrt(sqrt(x))  -> pow(x,1/6)
2119 //   * cbrt(sqrt(x))  -> pow(x,1/9)
2120 //
2121 // exp, expf, expl:
2122 //   * exp(log(x))  -> x
2123 //
2124 // log, logf, logl:
2125 //   * log(exp(x))   -> x
2126 //   * log(x**y)     -> y*log(x)
2127 //   * log(exp(y))   -> y*log(e)
2128 //   * log(exp2(y))  -> y*log(2)
2129 //   * log(exp10(y)) -> y*log(10)
2130 //   * log(sqrt(x))  -> 0.5*log(x)
2131 //   * log(pow(x,y)) -> y*log(x)
2132 //
2133 // lround, lroundf, lroundl:
2134 //   * lround(cnst) -> cnst'
2135 //
2136 // pow, powf, powl:
2137 //   * pow(exp(x),y)  -> exp(x*y)
2138 //   * pow(sqrt(x),y) -> pow(x,y*0.5)
2139 //   * pow(pow(x,y),z)-> pow(x,y*z)
2140 //
2141 // round, roundf, roundl:
2142 //   * round(cnst) -> cnst'
2143 //
2144 // signbit:
2145 //   * signbit(cnst) -> cnst'
2146 //   * signbit(nncst) -> 0 (if pstv is a non-negative constant)
2147 //
2148 // sqrt, sqrtf, sqrtl:
2149 //   * sqrt(expN(x))  -> expN(x*0.5)
2150 //   * sqrt(Nroot(x)) -> pow(x,1/(2*N))
2151 //   * sqrt(pow(x,y)) -> pow(|x|,y*0.5)
2152 //
2153 // strchr:
2154 //   * strchr(p, 0) -> strlen(p)
2155 // tan, tanf, tanl:
2156 //   * tan(atan(x)) -> x
2157 //
2158 // trunc, truncf, truncl:
2159 //   * trunc(cnst) -> cnst'
2160 //
2161 //