[DebugInfo] Fix ARM/AArch64 prologue_end position. Related to D11268.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / SimplifyLibCalls.cpp
1 //===------ SimplifyLibCalls.cpp - Library calls simplifier ---------------===//
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 is a utility pass used for testing the InstructionSimplify analysis.
11 // The analysis is applied to every instruction, and if it simplifies then the
12 // instruction is replaced by the simplification.  If you are looking for a pass
13 // that performs serious instruction folding, use the instcombine pass instead.
14 //
15 //===----------------------------------------------------------------------===//
16
17 #include "llvm/Transforms/Utils/SimplifyLibCalls.h"
18 #include "llvm/ADT/SmallString.h"
19 #include "llvm/ADT/StringMap.h"
20 #include "llvm/ADT/Triple.h"
21 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
22 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
23 #include "llvm/IR/DiagnosticInfo.h"
24 #include "llvm/IR/Function.h"
25 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
26 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
27 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
28 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
29 #include "llvm/IR/Module.h"
30 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
31 #include "llvm/Support/Allocator.h"
32 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
33 #include "llvm/Analysis/TargetLibraryInfo.h"
34 #include "llvm/Transforms/Utils/BuildLibCalls.h"
35 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
36
37 using namespace llvm;
38 using namespace PatternMatch;
39
40 static cl::opt<bool>
41     ColdErrorCalls("error-reporting-is-cold", cl::init(true), cl::Hidden,
42                    cl::desc("Treat error-reporting calls as cold"));
43
44 static cl::opt<bool>
45     EnableUnsafeFPShrink("enable-double-float-shrink", cl::Hidden,
46                          cl::init(false),
47                          cl::desc("Enable unsafe double to float "
48                                   "shrinking for math lib calls"));
49
50
51 //===----------------------------------------------------------------------===//
52 // Helper Functions
53 //===----------------------------------------------------------------------===//
54
55 static bool ignoreCallingConv(LibFunc::Func Func) {
56   switch (Func) {
57   case LibFunc::abs:
58   case LibFunc::labs:
59   case LibFunc::llabs:
60   case LibFunc::strlen:
61     return true;
62   default:
63     return false;
64   }
65   llvm_unreachable("All cases should be covered in the switch.");
66 }
67
68 /// isOnlyUsedInZeroEqualityComparison - Return true if it only matters that the
69 /// value is equal or not-equal to zero.
70 static bool isOnlyUsedInZeroEqualityComparison(Value *V) {
71   for (User *U : V->users()) {
72     if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(U))
73       if (IC->isEquality())
74         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(IC->getOperand(1)))
75           if (C->isNullValue())
76             continue;
77     // Unknown instruction.
78     return false;
79   }
80   return true;
81 }
82
83 /// isOnlyUsedInEqualityComparison - Return true if it is only used in equality
84 /// comparisons with With.
85 static bool isOnlyUsedInEqualityComparison(Value *V, Value *With) {
86   for (User *U : V->users()) {
87     if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(U))
88       if (IC->isEquality() && IC->getOperand(1) == With)
89         continue;
90     // Unknown instruction.
91     return false;
92   }
93   return true;
94 }
95
96 static bool callHasFloatingPointArgument(const CallInst *CI) {
97   for (CallInst::const_op_iterator it = CI->op_begin(), e = CI->op_end();
98        it != e; ++it) {
99     if ((*it)->getType()->isFloatingPointTy())
100       return true;
101   }
102   return false;
103 }
104
105 /// \brief Check whether the overloaded unary floating point function
106 /// corresponding to \a Ty is available.
107 static bool hasUnaryFloatFn(const TargetLibraryInfo *TLI, Type *Ty,
108                             LibFunc::Func DoubleFn, LibFunc::Func FloatFn,
109                             LibFunc::Func LongDoubleFn) {
110   switch (Ty->getTypeID()) {
111   case Type::FloatTyID:
112     return TLI->has(FloatFn);
113   case Type::DoubleTyID:
114     return TLI->has(DoubleFn);
115   default:
116     return TLI->has(LongDoubleFn);
117   }
118 }
119
120 /// \brief Check whether we can use unsafe floating point math for
121 /// the function passed as input.
122 static bool canUseUnsafeFPMath(Function *F) {
123
124   // FIXME: For finer-grain optimization, we need intrinsics to have the same
125   // fast-math flag decorations that are applied to FP instructions. For now,
126   // we have to rely on the function-level unsafe-fp-math attribute to do this
127   // optimization because there's no other way to express that the sqrt can be
128   // reassociated.
129   if (F->hasFnAttribute("unsafe-fp-math")) {
130     Attribute Attr = F->getFnAttribute("unsafe-fp-math");
131     if (Attr.getValueAsString() == "true")
132       return true;
133   }
134   return false;
135 }
136
137 /// \brief Returns whether \p F matches the signature expected for the
138 /// string/memory copying library function \p Func.
139 /// Acceptable functions are st[rp][n]?cpy, memove, memcpy, and memset.
140 /// Their fortified (_chk) counterparts are also accepted.
141 static bool checkStringCopyLibFuncSignature(Function *F, LibFunc::Func Func) {
142   const DataLayout &DL = F->getParent()->getDataLayout();
143   FunctionType *FT = F->getFunctionType();
144   LLVMContext &Context = F->getContext();
145   Type *PCharTy = Type::getInt8PtrTy(Context);
146   Type *SizeTTy = DL.getIntPtrType(Context);
147   unsigned NumParams = FT->getNumParams();
148
149   // All string libfuncs return the same type as the first parameter.
150   if (FT->getReturnType() != FT->getParamType(0))
151     return false;
152
153   switch (Func) {
154   default:
155     llvm_unreachable("Can't check signature for non-string-copy libfunc.");
156   case LibFunc::stpncpy_chk:
157   case LibFunc::strncpy_chk:
158     --NumParams; // fallthrough
159   case LibFunc::stpncpy:
160   case LibFunc::strncpy: {
161     if (NumParams != 3 || FT->getParamType(0) != FT->getParamType(1) ||
162         FT->getParamType(0) != PCharTy || !FT->getParamType(2)->isIntegerTy())
163       return false;
164     break;
165   }
166   case LibFunc::strcpy_chk:
167   case LibFunc::stpcpy_chk:
168     --NumParams; // fallthrough
169   case LibFunc::stpcpy:
170   case LibFunc::strcpy: {
171     if (NumParams != 2 || FT->getParamType(0) != FT->getParamType(1) ||
172         FT->getParamType(0) != PCharTy)
173       return false;
174     break;
175   }
176   case LibFunc::memmove_chk:
177   case LibFunc::memcpy_chk:
178     --NumParams; // fallthrough
179   case LibFunc::memmove:
180   case LibFunc::memcpy: {
181     if (NumParams != 3 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
182         !FT->getParamType(1)->isPointerTy() || FT->getParamType(2) != SizeTTy)
183       return false;
184     break;
185   }
186   case LibFunc::memset_chk:
187     --NumParams; // fallthrough
188   case LibFunc::memset: {
189     if (NumParams != 3 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
190         !FT->getParamType(1)->isIntegerTy() || FT->getParamType(2) != SizeTTy)
191       return false;
192     break;
193   }
194   }
195   // If this is a fortified libcall, the last parameter is a size_t.
196   if (NumParams == FT->getNumParams() - 1)
197     return FT->getParamType(FT->getNumParams() - 1) == SizeTTy;
198   return true;
199 }
200
201 //===----------------------------------------------------------------------===//
202 // String and Memory Library Call Optimizations
203 //===----------------------------------------------------------------------===//
204
205 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrCat(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
206   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
207   // Verify the "strcat" function prototype.
208   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
209   if (FT->getNumParams() != 2||
210       FT->getReturnType() != B.getInt8PtrTy() ||
211       FT->getParamType(0) != FT->getReturnType() ||
212       FT->getParamType(1) != FT->getReturnType())
213     return nullptr;
214
215   // Extract some information from the instruction
216   Value *Dst = CI->getArgOperand(0);
217   Value *Src = CI->getArgOperand(1);
218
219   // See if we can get the length of the input string.
220   uint64_t Len = GetStringLength(Src);
221   if (Len == 0)
222     return nullptr;
223   --Len; // Unbias length.
224
225   // Handle the simple, do-nothing case: strcat(x, "") -> x
226   if (Len == 0)
227     return Dst;
228
229   return emitStrLenMemCpy(Src, Dst, Len, B);
230 }
231
232 Value *LibCallSimplifier::emitStrLenMemCpy(Value *Src, Value *Dst, uint64_t Len,
233                                            IRBuilder<> &B) {
234   // We need to find the end of the destination string.  That's where the
235   // memory is to be moved to. We just generate a call to strlen.
236   Value *DstLen = EmitStrLen(Dst, B, DL, TLI);
237   if (!DstLen)
238     return nullptr;
239
240   // Now that we have the destination's length, we must index into the
241   // destination's pointer to get the actual memcpy destination (end of
242   // the string .. we're concatenating).
243   Value *CpyDst = B.CreateGEP(B.getInt8Ty(), Dst, DstLen, "endptr");
244
245   // We have enough information to now generate the memcpy call to do the
246   // concatenation for us.  Make a memcpy to copy the nul byte with align = 1.
247   B.CreateMemCpy(CpyDst, Src,
248                  ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(Src->getContext()), Len + 1),
249                  1);
250   return Dst;
251 }
252
253 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrNCat(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
254   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
255   // Verify the "strncat" function prototype.
256   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
257   if (FT->getNumParams() != 3 || FT->getReturnType() != B.getInt8PtrTy() ||
258       FT->getParamType(0) != FT->getReturnType() ||
259       FT->getParamType(1) != FT->getReturnType() ||
260       !FT->getParamType(2)->isIntegerTy())
261     return nullptr;
262
263   // Extract some information from the instruction
264   Value *Dst = CI->getArgOperand(0);
265   Value *Src = CI->getArgOperand(1);
266   uint64_t Len;
267
268   // We don't do anything if length is not constant
269   if (ConstantInt *LengthArg = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(2)))
270     Len = LengthArg->getZExtValue();
271   else
272     return nullptr;
273
274   // See if we can get the length of the input string.
275   uint64_t SrcLen = GetStringLength(Src);
276   if (SrcLen == 0)
277     return nullptr;
278   --SrcLen; // Unbias length.
279
280   // Handle the simple, do-nothing cases:
281   // strncat(x, "", c) -> x
282   // strncat(x,  c, 0) -> x
283   if (SrcLen == 0 || Len == 0)
284     return Dst;
285
286   // We don't optimize this case
287   if (Len < SrcLen)
288     return nullptr;
289
290   // strncat(x, s, c) -> strcat(x, s)
291   // s is constant so the strcat can be optimized further
292   return emitStrLenMemCpy(Src, Dst, SrcLen, B);
293 }
294
295 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrChr(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
296   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
297   // Verify the "strchr" function prototype.
298   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
299   if (FT->getNumParams() != 2 || FT->getReturnType() != B.getInt8PtrTy() ||
300       FT->getParamType(0) != FT->getReturnType() ||
301       !FT->getParamType(1)->isIntegerTy(32))
302     return nullptr;
303
304   Value *SrcStr = CI->getArgOperand(0);
305
306   // If the second operand is non-constant, see if we can compute the length
307   // of the input string and turn this into memchr.
308   ConstantInt *CharC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(1));
309   if (!CharC) {
310     uint64_t Len = GetStringLength(SrcStr);
311     if (Len == 0 || !FT->getParamType(1)->isIntegerTy(32)) // memchr needs i32.
312       return nullptr;
313
314     return EmitMemChr(SrcStr, CI->getArgOperand(1), // include nul.
315                       ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(CI->getContext()), Len),
316                       B, DL, TLI);
317   }
318
319   // Otherwise, the character is a constant, see if the first argument is
320   // a string literal.  If so, we can constant fold.
321   StringRef Str;
322   if (!getConstantStringInfo(SrcStr, Str)) {
323     if (CharC->isZero()) // strchr(p, 0) -> p + strlen(p)
324       return B.CreateGEP(B.getInt8Ty(), SrcStr, EmitStrLen(SrcStr, B, DL, TLI), "strchr");
325     return nullptr;
326   }
327
328   // Compute the offset, make sure to handle the case when we're searching for
329   // zero (a weird way to spell strlen).
330   size_t I = (0xFF & CharC->getSExtValue()) == 0
331                  ? Str.size()
332                  : Str.find(CharC->getSExtValue());
333   if (I == StringRef::npos) // Didn't find the char.  strchr returns null.
334     return Constant::getNullValue(CI->getType());
335
336   // strchr(s+n,c)  -> gep(s+n+i,c)
337   return B.CreateGEP(B.getInt8Ty(), SrcStr, B.getInt64(I), "strchr");
338 }
339
340 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrRChr(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
341   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
342   // Verify the "strrchr" function prototype.
343   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
344   if (FT->getNumParams() != 2 || FT->getReturnType() != B.getInt8PtrTy() ||
345       FT->getParamType(0) != FT->getReturnType() ||
346       !FT->getParamType(1)->isIntegerTy(32))
347     return nullptr;
348
349   Value *SrcStr = CI->getArgOperand(0);
350   ConstantInt *CharC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(1));
351
352   // Cannot fold anything if we're not looking for a constant.
353   if (!CharC)
354     return nullptr;
355
356   StringRef Str;
357   if (!getConstantStringInfo(SrcStr, Str)) {
358     // strrchr(s, 0) -> strchr(s, 0)
359     if (CharC->isZero())
360       return EmitStrChr(SrcStr, '\0', B, TLI);
361     return nullptr;
362   }
363
364   // Compute the offset.
365   size_t I = (0xFF & CharC->getSExtValue()) == 0
366                  ? Str.size()
367                  : Str.rfind(CharC->getSExtValue());
368   if (I == StringRef::npos) // Didn't find the char. Return null.
369     return Constant::getNullValue(CI->getType());
370
371   // strrchr(s+n,c) -> gep(s+n+i,c)
372   return B.CreateGEP(B.getInt8Ty(), SrcStr, B.getInt64(I), "strrchr");
373 }
374
375 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrCmp(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
376   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
377   // Verify the "strcmp" function prototype.
378   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
379   if (FT->getNumParams() != 2 || !FT->getReturnType()->isIntegerTy(32) ||
380       FT->getParamType(0) != FT->getParamType(1) ||
381       FT->getParamType(0) != B.getInt8PtrTy())
382     return nullptr;
383
384   Value *Str1P = CI->getArgOperand(0), *Str2P = CI->getArgOperand(1);
385   if (Str1P == Str2P) // strcmp(x,x)  -> 0
386     return ConstantInt::get(CI->getType(), 0);
387
388   StringRef Str1, Str2;
389   bool HasStr1 = getConstantStringInfo(Str1P, Str1);
390   bool HasStr2 = getConstantStringInfo(Str2P, Str2);
391
392   // strcmp(x, y)  -> cnst  (if both x and y are constant strings)
393   if (HasStr1 && HasStr2)
394     return ConstantInt::get(CI->getType(), Str1.compare(Str2));
395
396   if (HasStr1 && Str1.empty()) // strcmp("", x) -> -*x
397     return B.CreateNeg(
398         B.CreateZExt(B.CreateLoad(Str2P, "strcmpload"), CI->getType()));
399
400   if (HasStr2 && Str2.empty()) // strcmp(x,"") -> *x
401     return B.CreateZExt(B.CreateLoad(Str1P, "strcmpload"), CI->getType());
402
403   // strcmp(P, "x") -> memcmp(P, "x", 2)
404   uint64_t Len1 = GetStringLength(Str1P);
405   uint64_t Len2 = GetStringLength(Str2P);
406   if (Len1 && Len2) {
407     return EmitMemCmp(Str1P, Str2P,
408                       ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(CI->getContext()),
409                                        std::min(Len1, Len2)),
410                       B, DL, TLI);
411   }
412
413   return nullptr;
414 }
415
416 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrNCmp(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
417   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
418   // Verify the "strncmp" function prototype.
419   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
420   if (FT->getNumParams() != 3 || !FT->getReturnType()->isIntegerTy(32) ||
421       FT->getParamType(0) != FT->getParamType(1) ||
422       FT->getParamType(0) != B.getInt8PtrTy() ||
423       !FT->getParamType(2)->isIntegerTy())
424     return nullptr;
425
426   Value *Str1P = CI->getArgOperand(0), *Str2P = CI->getArgOperand(1);
427   if (Str1P == Str2P) // strncmp(x,x,n)  -> 0
428     return ConstantInt::get(CI->getType(), 0);
429
430   // Get the length argument if it is constant.
431   uint64_t Length;
432   if (ConstantInt *LengthArg = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(2)))
433     Length = LengthArg->getZExtValue();
434   else
435     return nullptr;
436
437   if (Length == 0) // strncmp(x,y,0)   -> 0
438     return ConstantInt::get(CI->getType(), 0);
439
440   if (Length == 1) // strncmp(x,y,1) -> memcmp(x,y,1)
441     return EmitMemCmp(Str1P, Str2P, CI->getArgOperand(2), B, DL, TLI);
442
443   StringRef Str1, Str2;
444   bool HasStr1 = getConstantStringInfo(Str1P, Str1);
445   bool HasStr2 = getConstantStringInfo(Str2P, Str2);
446
447   // strncmp(x, y)  -> cnst  (if both x and y are constant strings)
448   if (HasStr1 && HasStr2) {
449     StringRef SubStr1 = Str1.substr(0, Length);
450     StringRef SubStr2 = Str2.substr(0, Length);
451     return ConstantInt::get(CI->getType(), SubStr1.compare(SubStr2));
452   }
453
454   if (HasStr1 && Str1.empty()) // strncmp("", x, n) -> -*x
455     return B.CreateNeg(
456         B.CreateZExt(B.CreateLoad(Str2P, "strcmpload"), CI->getType()));
457
458   if (HasStr2 && Str2.empty()) // strncmp(x, "", n) -> *x
459     return B.CreateZExt(B.CreateLoad(Str1P, "strcmpload"), CI->getType());
460
461   return nullptr;
462 }
463
464 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrCpy(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
465   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
466
467   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, LibFunc::strcpy))
468     return nullptr;
469
470   Value *Dst = CI->getArgOperand(0), *Src = CI->getArgOperand(1);
471   if (Dst == Src) // strcpy(x,x)  -> x
472     return Src;
473
474   // See if we can get the length of the input string.
475   uint64_t Len = GetStringLength(Src);
476   if (Len == 0)
477     return nullptr;
478
479   // We have enough information to now generate the memcpy call to do the
480   // copy for us.  Make a memcpy to copy the nul byte with align = 1.
481   B.CreateMemCpy(Dst, Src,
482                  ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(CI->getContext()), Len), 1);
483   return Dst;
484 }
485
486 Value *LibCallSimplifier::optimizeStpCpy(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
487   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
488   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, LibFunc::stpcpy))
489     return nullptr;
490
491   Value *Dst = CI->getArgOperand(0), *Src = CI->getArgOperand(1);
492   if (Dst == Src) { // stpcpy(x,x)  -> x+strlen(x)
493     Value *StrLen = EmitStrLen(Src, B, DL, TLI);
494     return StrLen ? B.CreateInBoundsGEP(B.getInt8Ty(), Dst, StrLen) : nullptr;
495   }
496
497   // See if we can get the length of the input string.
498   uint64_t Len = GetStringLength(Src);
499   if (Len == 0)
500     return nullptr;
501
502   Type *PT = Callee->getFunctionType()->getParamType(0);
503   Value *LenV = ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(PT), Len);
504   Value *DstEnd =
505       B.CreateGEP(B.getInt8Ty(), Dst, ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(PT), Len - 1));
506
507   // We have enough information to now generate the memcpy call to do the
508   // copy for us.  Make a memcpy to copy the nul byte with align = 1.
509   B.CreateMemCpy(Dst, Src, LenV, 1);
510   return DstEnd;
511 }
512
513 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrNCpy(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
514   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
515   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, LibFunc::strncpy))
516     return nullptr;
517
518   Value *Dst = CI->getArgOperand(0);
519   Value *Src = CI->getArgOperand(1);
520   Value *LenOp = CI->getArgOperand(2);
521
522   // See if we can get the length of the input string.
523   uint64_t SrcLen = GetStringLength(Src);
524   if (SrcLen == 0)
525     return nullptr;
526   --SrcLen;
527
528   if (SrcLen == 0) {
529     // strncpy(x, "", y) -> memset(x, '\0', y, 1)
530     B.CreateMemSet(Dst, B.getInt8('\0'), LenOp, 1);
531     return Dst;
532   }
533
534   uint64_t Len;
535   if (ConstantInt *LengthArg = dyn_cast<ConstantInt>(LenOp))
536     Len = LengthArg->getZExtValue();
537   else
538     return nullptr;
539
540   if (Len == 0)
541     return Dst; // strncpy(x, y, 0) -> x
542
543   // Let strncpy handle the zero padding
544   if (Len > SrcLen + 1)
545     return nullptr;
546
547   Type *PT = Callee->getFunctionType()->getParamType(0);
548   // strncpy(x, s, c) -> memcpy(x, s, c, 1) [s and c are constant]
549   B.CreateMemCpy(Dst, Src, ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(PT), Len), 1);
550
551   return Dst;
552 }
553
554 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrLen(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
555   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
556   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
557   if (FT->getNumParams() != 1 || FT->getParamType(0) != B.getInt8PtrTy() ||
558       !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
559     return nullptr;
560
561   Value *Src = CI->getArgOperand(0);
562
563   // Constant folding: strlen("xyz") -> 3
564   if (uint64_t Len = GetStringLength(Src))
565     return ConstantInt::get(CI->getType(), Len - 1);
566
567   // strlen(x?"foo":"bars") --> x ? 3 : 4
568   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src)) {
569     uint64_t LenTrue = GetStringLength(SI->getTrueValue());
570     uint64_t LenFalse = GetStringLength(SI->getFalseValue());
571     if (LenTrue && LenFalse) {
572       Function *Caller = CI->getParent()->getParent();
573       emitOptimizationRemark(CI->getContext(), "simplify-libcalls", *Caller,
574                              SI->getDebugLoc(),
575                              "folded strlen(select) to select of constants");
576       return B.CreateSelect(SI->getCondition(),
577                             ConstantInt::get(CI->getType(), LenTrue - 1),
578                             ConstantInt::get(CI->getType(), LenFalse - 1));
579     }
580   }
581
582   // strlen(x) != 0 --> *x != 0
583   // strlen(x) == 0 --> *x == 0
584   if (isOnlyUsedInZeroEqualityComparison(CI))
585     return B.CreateZExt(B.CreateLoad(Src, "strlenfirst"), CI->getType());
586
587   return nullptr;
588 }
589
590 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrPBrk(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
591   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
592   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
593   if (FT->getNumParams() != 2 || FT->getParamType(0) != B.getInt8PtrTy() ||
594       FT->getParamType(1) != FT->getParamType(0) ||
595       FT->getReturnType() != FT->getParamType(0))
596     return nullptr;
597
598   StringRef S1, S2;
599   bool HasS1 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), S1);
600   bool HasS2 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), S2);
601
602   // strpbrk(s, "") -> nullptr
603   // strpbrk("", s) -> nullptr
604   if ((HasS1 && S1.empty()) || (HasS2 && S2.empty()))
605     return Constant::getNullValue(CI->getType());
606
607   // Constant folding.
608   if (HasS1 && HasS2) {
609     size_t I = S1.find_first_of(S2);
610     if (I == StringRef::npos) // No match.
611       return Constant::getNullValue(CI->getType());
612
613     return B.CreateGEP(B.getInt8Ty(), CI->getArgOperand(0), B.getInt64(I), "strpbrk");
614   }
615
616   // strpbrk(s, "a") -> strchr(s, 'a')
617   if (HasS2 && S2.size() == 1)
618     return EmitStrChr(CI->getArgOperand(0), S2[0], B, TLI);
619
620   return nullptr;
621 }
622
623 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrTo(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
624   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
625   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
626   if ((FT->getNumParams() != 2 && FT->getNumParams() != 3) ||
627       !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
628       !FT->getParamType(1)->isPointerTy())
629     return nullptr;
630
631   Value *EndPtr = CI->getArgOperand(1);
632   if (isa<ConstantPointerNull>(EndPtr)) {
633     // With a null EndPtr, this function won't capture the main argument.
634     // It would be readonly too, except that it still may write to errno.
635     CI->addAttribute(1, Attribute::NoCapture);
636   }
637
638   return nullptr;
639 }
640
641 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrSpn(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
642   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
643   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
644   if (FT->getNumParams() != 2 || FT->getParamType(0) != B.getInt8PtrTy() ||
645       FT->getParamType(1) != FT->getParamType(0) ||
646       !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
647     return nullptr;
648
649   StringRef S1, S2;
650   bool HasS1 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), S1);
651   bool HasS2 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), S2);
652
653   // strspn(s, "") -> 0
654   // strspn("", s) -> 0
655   if ((HasS1 && S1.empty()) || (HasS2 && S2.empty()))
656     return Constant::getNullValue(CI->getType());
657
658   // Constant folding.
659   if (HasS1 && HasS2) {
660     size_t Pos = S1.find_first_not_of(S2);
661     if (Pos == StringRef::npos)
662       Pos = S1.size();
663     return ConstantInt::get(CI->getType(), Pos);
664   }
665
666   return nullptr;
667 }
668
669 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrCSpn(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
670   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
671   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
672   if (FT->getNumParams() != 2 || FT->getParamType(0) != B.getInt8PtrTy() ||
673       FT->getParamType(1) != FT->getParamType(0) ||
674       !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
675     return nullptr;
676
677   StringRef S1, S2;
678   bool HasS1 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), S1);
679   bool HasS2 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), S2);
680
681   // strcspn("", s) -> 0
682   if (HasS1 && S1.empty())
683     return Constant::getNullValue(CI->getType());
684
685   // Constant folding.
686   if (HasS1 && HasS2) {
687     size_t Pos = S1.find_first_of(S2);
688     if (Pos == StringRef::npos)
689       Pos = S1.size();
690     return ConstantInt::get(CI->getType(), Pos);
691   }
692
693   // strcspn(s, "") -> strlen(s)
694   if (HasS2 && S2.empty())
695     return EmitStrLen(CI->getArgOperand(0), B, DL, TLI);
696
697   return nullptr;
698 }
699
700 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrStr(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
701   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
702   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
703   if (FT->getNumParams() != 2 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
704       !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
705       !FT->getReturnType()->isPointerTy())
706     return nullptr;
707
708   // fold strstr(x, x) -> x.
709   if (CI->getArgOperand(0) == CI->getArgOperand(1))
710     return B.CreateBitCast(CI->getArgOperand(0), CI->getType());
711
712   // fold strstr(a, b) == a -> strncmp(a, b, strlen(b)) == 0
713   if (isOnlyUsedInEqualityComparison(CI, CI->getArgOperand(0))) {
714     Value *StrLen = EmitStrLen(CI->getArgOperand(1), B, DL, TLI);
715     if (!StrLen)
716       return nullptr;
717     Value *StrNCmp = EmitStrNCmp(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
718                                  StrLen, B, DL, TLI);
719     if (!StrNCmp)
720       return nullptr;
721     for (auto UI = CI->user_begin(), UE = CI->user_end(); UI != UE;) {
722       ICmpInst *Old = cast<ICmpInst>(*UI++);
723       Value *Cmp =
724           B.CreateICmp(Old->getPredicate(), StrNCmp,
725                        ConstantInt::getNullValue(StrNCmp->getType()), "cmp");
726       replaceAllUsesWith(Old, Cmp);
727     }
728     return CI;
729   }
730
731   // See if either input string is a constant string.
732   StringRef SearchStr, ToFindStr;
733   bool HasStr1 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), SearchStr);
734   bool HasStr2 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), ToFindStr);
735
736   // fold strstr(x, "") -> x.
737   if (HasStr2 && ToFindStr.empty())
738     return B.CreateBitCast(CI->getArgOperand(0), CI->getType());
739
740   // If both strings are known, constant fold it.
741   if (HasStr1 && HasStr2) {
742     size_t Offset = SearchStr.find(ToFindStr);
743
744     if (Offset == StringRef::npos) // strstr("foo", "bar") -> null
745       return Constant::getNullValue(CI->getType());
746
747     // strstr("abcd", "bc") -> gep((char*)"abcd", 1)
748     Value *Result = CastToCStr(CI->getArgOperand(0), B);
749     Result = B.CreateConstInBoundsGEP1_64(Result, Offset, "strstr");
750     return B.CreateBitCast(Result, CI->getType());
751   }
752
753   // fold strstr(x, "y") -> strchr(x, 'y').
754   if (HasStr2 && ToFindStr.size() == 1) {
755     Value *StrChr = EmitStrChr(CI->getArgOperand(0), ToFindStr[0], B, TLI);
756     return StrChr ? B.CreateBitCast(StrChr, CI->getType()) : nullptr;
757   }
758   return nullptr;
759 }
760
761 Value *LibCallSimplifier::optimizeMemChr(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
762   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
763   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
764   if (FT->getNumParams() != 3 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
765       !FT->getParamType(1)->isIntegerTy(32) ||
766       !FT->getParamType(2)->isIntegerTy() ||
767       !FT->getReturnType()->isPointerTy())
768     return nullptr;
769
770   Value *SrcStr = CI->getArgOperand(0);
771   ConstantInt *CharC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(1));
772   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(2));
773
774   // memchr(x, y, 0) -> null
775   if (LenC && LenC->isNullValue())
776     return Constant::getNullValue(CI->getType());
777
778   // From now on we need at least constant length and string.
779   StringRef Str;
780   if (!LenC || !getConstantStringInfo(SrcStr, Str, 0, /*TrimAtNul=*/false))
781     return nullptr;
782
783   // Truncate the string to LenC. If Str is smaller than LenC we will still only
784   // scan the string, as reading past the end of it is undefined and we can just
785   // return null if we don't find the char.
786   Str = Str.substr(0, LenC->getZExtValue());
787
788   // If the char is variable but the input str and length are not we can turn
789   // this memchr call into a simple bit field test. Of course this only works
790   // when the return value is only checked against null.
791   //
792   // It would be really nice to reuse switch lowering here but we can't change
793   // the CFG at this point.
794   //
795   // memchr("\r\n", C, 2) != nullptr -> (C & ((1 << '\r') | (1 << '\n'))) != 0
796   //   after bounds check.
797   if (!CharC && !Str.empty() && isOnlyUsedInZeroEqualityComparison(CI)) {
798     unsigned char Max =
799         *std::max_element(reinterpret_cast<const unsigned char *>(Str.begin()),
800                           reinterpret_cast<const unsigned char *>(Str.end()));
801
802     // Make sure the bit field we're about to create fits in a register on the
803     // target.
804     // FIXME: On a 64 bit architecture this prevents us from using the
805     // interesting range of alpha ascii chars. We could do better by emitting
806     // two bitfields or shifting the range by 64 if no lower chars are used.
807     if (!DL.fitsInLegalInteger(Max + 1))
808       return nullptr;
809
810     // For the bit field use a power-of-2 type with at least 8 bits to avoid
811     // creating unnecessary illegal types.
812     unsigned char Width = NextPowerOf2(std::max((unsigned char)7, Max));
813
814     // Now build the bit field.
815     APInt Bitfield(Width, 0);
816     for (char C : Str)
817       Bitfield.setBit((unsigned char)C);
818     Value *BitfieldC = B.getInt(Bitfield);
819
820     // First check that the bit field access is within bounds.
821     Value *C = B.CreateZExtOrTrunc(CI->getArgOperand(1), BitfieldC->getType());
822     Value *Bounds = B.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_ULT, C, B.getIntN(Width, Width),
823                                  "memchr.bounds");
824
825     // Create code that checks if the given bit is set in the field.
826     Value *Shl = B.CreateShl(B.getIntN(Width, 1ULL), C);
827     Value *Bits = B.CreateIsNotNull(B.CreateAnd(Shl, BitfieldC), "memchr.bits");
828
829     // Finally merge both checks and cast to pointer type. The inttoptr
830     // implicitly zexts the i1 to intptr type.
831     return B.CreateIntToPtr(B.CreateAnd(Bounds, Bits, "memchr"), CI->getType());
832   }
833
834   // Check if all arguments are constants.  If so, we can constant fold.
835   if (!CharC)
836     return nullptr;
837
838   // Compute the offset.
839   size_t I = Str.find(CharC->getSExtValue() & 0xFF);
840   if (I == StringRef::npos) // Didn't find the char.  memchr returns null.
841     return Constant::getNullValue(CI->getType());
842
843   // memchr(s+n,c,l) -> gep(s+n+i,c)
844   return B.CreateGEP(B.getInt8Ty(), SrcStr, B.getInt64(I), "memchr");
845 }
846
847 Value *LibCallSimplifier::optimizeMemCmp(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
848   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
849   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
850   if (FT->getNumParams() != 3 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
851       !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
852       !FT->getReturnType()->isIntegerTy(32))
853     return nullptr;
854
855   Value *LHS = CI->getArgOperand(0), *RHS = CI->getArgOperand(1);
856
857   if (LHS == RHS) // memcmp(s,s,x) -> 0
858     return Constant::getNullValue(CI->getType());
859
860   // Make sure we have a constant length.
861   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(2));
862   if (!LenC)
863     return nullptr;
864   uint64_t Len = LenC->getZExtValue();
865
866   if (Len == 0) // memcmp(s1,s2,0) -> 0
867     return Constant::getNullValue(CI->getType());
868
869   // memcmp(S1,S2,1) -> *(unsigned char*)LHS - *(unsigned char*)RHS
870   if (Len == 1) {
871     Value *LHSV = B.CreateZExt(B.CreateLoad(CastToCStr(LHS, B), "lhsc"),
872                                CI->getType(), "lhsv");
873     Value *RHSV = B.CreateZExt(B.CreateLoad(CastToCStr(RHS, B), "rhsc"),
874                                CI->getType(), "rhsv");
875     return B.CreateSub(LHSV, RHSV, "chardiff");
876   }
877
878   // memcmp(S1,S2,N/8)==0 -> (*(intN_t*)S1 != *(intN_t*)S2)==0
879   if (DL.isLegalInteger(Len * 8) && isOnlyUsedInZeroEqualityComparison(CI)) {
880
881     IntegerType *IntType = IntegerType::get(CI->getContext(), Len * 8);
882     unsigned PrefAlignment = DL.getPrefTypeAlignment(IntType);
883
884     if (getKnownAlignment(LHS, DL, CI) >= PrefAlignment &&
885         getKnownAlignment(RHS, DL, CI) >= PrefAlignment) {
886
887       Type *LHSPtrTy =
888           IntType->getPointerTo(LHS->getType()->getPointerAddressSpace());
889       Type *RHSPtrTy =
890           IntType->getPointerTo(RHS->getType()->getPointerAddressSpace());
891
892       Value *LHSV = B.CreateLoad(B.CreateBitCast(LHS, LHSPtrTy, "lhsc"), "lhsv");
893       Value *RHSV = B.CreateLoad(B.CreateBitCast(RHS, RHSPtrTy, "rhsc"), "rhsv");
894
895       return B.CreateZExt(B.CreateICmpNE(LHSV, RHSV), CI->getType(), "memcmp");
896     }
897   }
898
899   // Constant folding: memcmp(x, y, l) -> cnst (all arguments are constant)
900   StringRef LHSStr, RHSStr;
901   if (getConstantStringInfo(LHS, LHSStr) &&
902       getConstantStringInfo(RHS, RHSStr)) {
903     // Make sure we're not reading out-of-bounds memory.
904     if (Len > LHSStr.size() || Len > RHSStr.size())
905       return nullptr;
906     // Fold the memcmp and normalize the result.  This way we get consistent
907     // results across multiple platforms.
908     uint64_t Ret = 0;
909     int Cmp = memcmp(LHSStr.data(), RHSStr.data(), Len);
910     if (Cmp < 0)
911       Ret = -1;
912     else if (Cmp > 0)
913       Ret = 1;
914     return ConstantInt::get(CI->getType(), Ret);
915   }
916
917   return nullptr;
918 }
919
920 Value *LibCallSimplifier::optimizeMemCpy(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
921   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
922
923   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, LibFunc::memcpy))
924     return nullptr;
925
926   // memcpy(x, y, n) -> llvm.memcpy(x, y, n, 1)
927   B.CreateMemCpy(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
928                  CI->getArgOperand(2), 1);
929   return CI->getArgOperand(0);
930 }
931
932 Value *LibCallSimplifier::optimizeMemMove(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
933   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
934
935   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, LibFunc::memmove))
936     return nullptr;
937
938   // memmove(x, y, n) -> llvm.memmove(x, y, n, 1)
939   B.CreateMemMove(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
940                   CI->getArgOperand(2), 1);
941   return CI->getArgOperand(0);
942 }
943
944 Value *LibCallSimplifier::optimizeMemSet(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
945   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
946
947   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, LibFunc::memset))
948     return nullptr;
949
950   // memset(p, v, n) -> llvm.memset(p, v, n, 1)
951   Value *Val = B.CreateIntCast(CI->getArgOperand(1), B.getInt8Ty(), false);
952   B.CreateMemSet(CI->getArgOperand(0), Val, CI->getArgOperand(2), 1);
953   return CI->getArgOperand(0);
954 }
955
956 //===----------------------------------------------------------------------===//
957 // Math Library Optimizations
958 //===----------------------------------------------------------------------===//
959
960 /// Return a variant of Val with float type.
961 /// Currently this works in two cases: If Val is an FPExtension of a float
962 /// value to something bigger, simply return the operand.
963 /// If Val is a ConstantFP but can be converted to a float ConstantFP without
964 /// loss of precision do so.
965 static Value *valueHasFloatPrecision(Value *Val) {
966   if (FPExtInst *Cast = dyn_cast<FPExtInst>(Val)) {
967     Value *Op = Cast->getOperand(0);
968     if (Op->getType()->isFloatTy())
969       return Op;
970   }
971   if (ConstantFP *Const = dyn_cast<ConstantFP>(Val)) {
972     APFloat F = Const->getValueAPF();
973     bool losesInfo;
974     (void)F.convert(APFloat::IEEEsingle, APFloat::rmNearestTiesToEven,
975                     &losesInfo);
976     if (!losesInfo)
977       return ConstantFP::get(Const->getContext(), F);
978   }
979   return nullptr;
980 }
981
982 //===----------------------------------------------------------------------===//
983 // Double -> Float Shrinking Optimizations for Unary Functions like 'floor'
984
985 Value *LibCallSimplifier::optimizeUnaryDoubleFP(CallInst *CI, IRBuilder<> &B,
986                                                 bool CheckRetType) {
987   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
988   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
989   if (FT->getNumParams() != 1 || !FT->getReturnType()->isDoubleTy() ||
990       !FT->getParamType(0)->isDoubleTy())
991     return nullptr;
992
993   if (CheckRetType) {
994     // Check if all the uses for function like 'sin' are converted to float.
995     for (User *U : CI->users()) {
996       FPTruncInst *Cast = dyn_cast<FPTruncInst>(U);
997       if (!Cast || !Cast->getType()->isFloatTy())
998         return nullptr;
999     }
1000   }
1001
1002   // If this is something like 'floor((double)floatval)', convert to floorf.
1003   Value *V = valueHasFloatPrecision(CI->getArgOperand(0));
1004   if (V == nullptr)
1005     return nullptr;
1006
1007   // floor((double)floatval) -> (double)floorf(floatval)
1008   if (Callee->isIntrinsic()) {
1009     Module *M = CI->getParent()->getParent()->getParent();
1010     Intrinsic::ID IID = Callee->getIntrinsicID();
1011     Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, IID, B.getFloatTy());
1012     V = B.CreateCall(F, V);
1013   } else {
1014     // The call is a library call rather than an intrinsic.
1015     V = EmitUnaryFloatFnCall(V, Callee->getName(), B, Callee->getAttributes());
1016   }
1017
1018   return B.CreateFPExt(V, B.getDoubleTy());
1019 }
1020
1021 // Double -> Float Shrinking Optimizations for Binary Functions like 'fmin/fmax'
1022 Value *LibCallSimplifier::optimizeBinaryDoubleFP(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1023   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1024   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1025   // Just make sure this has 2 arguments of the same FP type, which match the
1026   // result type.
1027   if (FT->getNumParams() != 2 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
1028       FT->getParamType(0) != FT->getParamType(1) ||
1029       !FT->getParamType(0)->isFloatingPointTy())
1030     return nullptr;
1031
1032   // If this is something like 'fmin((double)floatval1, (double)floatval2)',
1033   // or fmin(1.0, (double)floatval), then we convert it to fminf.
1034   Value *V1 = valueHasFloatPrecision(CI->getArgOperand(0));
1035   if (V1 == nullptr)
1036     return nullptr;
1037   Value *V2 = valueHasFloatPrecision(CI->getArgOperand(1));
1038   if (V2 == nullptr)
1039     return nullptr;
1040
1041   // fmin((double)floatval1, (double)floatval2)
1042   //                      -> (double)fminf(floatval1, floatval2)
1043   // TODO: Handle intrinsics in the same way as in optimizeUnaryDoubleFP().
1044   Value *V = EmitBinaryFloatFnCall(V1, V2, Callee->getName(), B,
1045                                    Callee->getAttributes());
1046   return B.CreateFPExt(V, B.getDoubleTy());
1047 }
1048
1049 Value *LibCallSimplifier::optimizeCos(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1050   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1051   Value *Ret = nullptr;
1052   if (UnsafeFPShrink && Callee->getName() == "cos" && TLI->has(LibFunc::cosf)) {
1053     Ret = optimizeUnaryDoubleFP(CI, B, true);
1054   }
1055
1056   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1057   // Just make sure this has 1 argument of FP type, which matches the
1058   // result type.
1059   if (FT->getNumParams() != 1 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
1060       !FT->getParamType(0)->isFloatingPointTy())
1061     return Ret;
1062
1063   // cos(-x) -> cos(x)
1064   Value *Op1 = CI->getArgOperand(0);
1065   if (BinaryOperator::isFNeg(Op1)) {
1066     BinaryOperator *BinExpr = cast<BinaryOperator>(Op1);
1067     return B.CreateCall(Callee, BinExpr->getOperand(1), "cos");
1068   }
1069   return Ret;
1070 }
1071
1072 Value *LibCallSimplifier::optimizePow(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1073   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1074
1075   Value *Ret = nullptr;
1076   if (UnsafeFPShrink && Callee->getName() == "pow" && TLI->has(LibFunc::powf)) {
1077     Ret = optimizeUnaryDoubleFP(CI, B, true);
1078   }
1079
1080   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1081   // Just make sure this has 2 arguments of the same FP type, which match the
1082   // result type.
1083   if (FT->getNumParams() != 2 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
1084       FT->getParamType(0) != FT->getParamType(1) ||
1085       !FT->getParamType(0)->isFloatingPointTy())
1086     return Ret;
1087
1088   Value *Op1 = CI->getArgOperand(0), *Op2 = CI->getArgOperand(1);
1089   if (ConstantFP *Op1C = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
1090     // pow(1.0, x) -> 1.0
1091     if (Op1C->isExactlyValue(1.0))
1092       return Op1C;
1093     // pow(2.0, x) -> exp2(x)
1094     if (Op1C->isExactlyValue(2.0) &&
1095         hasUnaryFloatFn(TLI, Op1->getType(), LibFunc::exp2, LibFunc::exp2f,
1096                         LibFunc::exp2l))
1097       return EmitUnaryFloatFnCall(Op2, "exp2", B, Callee->getAttributes());
1098     // pow(10.0, x) -> exp10(x)
1099     if (Op1C->isExactlyValue(10.0) &&
1100         hasUnaryFloatFn(TLI, Op1->getType(), LibFunc::exp10, LibFunc::exp10f,
1101                         LibFunc::exp10l))
1102       return EmitUnaryFloatFnCall(Op2, TLI->getName(LibFunc::exp10), B,
1103                                   Callee->getAttributes());
1104   }
1105
1106   // pow(exp(x), y) -> exp(x*y)
1107   // pow(exp2(x), y) -> exp2(x * y)
1108   // We enable these only under fast-math. Besides rounding
1109   // differences the transformation changes overflow and
1110   // underflow behavior quite dramatically.
1111   // Example: x = 1000, y = 0.001.
1112   // pow(exp(x), y) = pow(inf, 0.001) = inf, whereas exp(x*y) = exp(1).
1113   if (canUseUnsafeFPMath(CI->getParent()->getParent())) {
1114     if (auto *OpC = dyn_cast<CallInst>(Op1)) {
1115       IRBuilder<>::FastMathFlagGuard Guard(B);
1116       FastMathFlags FMF;
1117       FMF.setUnsafeAlgebra();
1118       B.SetFastMathFlags(FMF);
1119
1120       LibFunc::Func Func;
1121       Function *Callee = OpC->getCalledFunction();
1122       StringRef FuncName = Callee->getName();
1123
1124       if (TLI->getLibFunc(FuncName, Func) && TLI->has(Func) &&
1125           (Func == LibFunc::exp || Func == LibFunc::exp2))
1126         return EmitUnaryFloatFnCall(
1127             B.CreateFMul(OpC->getArgOperand(0), Op2, "mul"), FuncName, B,
1128             Callee->getAttributes());
1129     }
1130   }
1131
1132   ConstantFP *Op2C = dyn_cast<ConstantFP>(Op2);
1133   if (!Op2C)
1134     return Ret;
1135
1136   if (Op2C->getValueAPF().isZero()) // pow(x, 0.0) -> 1.0
1137     return ConstantFP::get(CI->getType(), 1.0);
1138
1139   if (Op2C->isExactlyValue(0.5) &&
1140       hasUnaryFloatFn(TLI, Op2->getType(), LibFunc::sqrt, LibFunc::sqrtf,
1141                       LibFunc::sqrtl) &&
1142       hasUnaryFloatFn(TLI, Op2->getType(), LibFunc::fabs, LibFunc::fabsf,
1143                       LibFunc::fabsl)) {
1144     // Expand pow(x, 0.5) to (x == -infinity ? +infinity : fabs(sqrt(x))).
1145     // This is faster than calling pow, and still handles negative zero
1146     // and negative infinity correctly.
1147     // TODO: In fast-math mode, this could be just sqrt(x).
1148     // TODO: In finite-only mode, this could be just fabs(sqrt(x)).
1149     Value *Inf = ConstantFP::getInfinity(CI->getType());
1150     Value *NegInf = ConstantFP::getInfinity(CI->getType(), true);
1151     Value *Sqrt = EmitUnaryFloatFnCall(Op1, "sqrt", B, Callee->getAttributes());
1152     Value *FAbs =
1153         EmitUnaryFloatFnCall(Sqrt, "fabs", B, Callee->getAttributes());
1154     Value *FCmp = B.CreateFCmpOEQ(Op1, NegInf);
1155     Value *Sel = B.CreateSelect(FCmp, Inf, FAbs);
1156     return Sel;
1157   }
1158
1159   if (Op2C->isExactlyValue(1.0)) // pow(x, 1.0) -> x
1160     return Op1;
1161   if (Op2C->isExactlyValue(2.0)) // pow(x, 2.0) -> x*x
1162     return B.CreateFMul(Op1, Op1, "pow2");
1163   if (Op2C->isExactlyValue(-1.0)) // pow(x, -1.0) -> 1.0/x
1164     return B.CreateFDiv(ConstantFP::get(CI->getType(), 1.0), Op1, "powrecip");
1165   return nullptr;
1166 }
1167
1168 Value *LibCallSimplifier::optimizeExp2(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1169   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1170   Function *Caller = CI->getParent()->getParent();
1171
1172   Value *Ret = nullptr;
1173   if (UnsafeFPShrink && Callee->getName() == "exp2" &&
1174       TLI->has(LibFunc::exp2f)) {
1175     Ret = optimizeUnaryDoubleFP(CI, B, true);
1176   }
1177
1178   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1179   // Just make sure this has 1 argument of FP type, which matches the
1180   // result type.
1181   if (FT->getNumParams() != 1 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
1182       !FT->getParamType(0)->isFloatingPointTy())
1183     return Ret;
1184
1185   Value *Op = CI->getArgOperand(0);
1186   // Turn exp2(sitofp(x)) -> ldexp(1.0, sext(x))  if sizeof(x) <= 32
1187   // Turn exp2(uitofp(x)) -> ldexp(1.0, zext(x))  if sizeof(x) < 32
1188   LibFunc::Func LdExp = LibFunc::ldexpl;
1189   if (Op->getType()->isFloatTy())
1190     LdExp = LibFunc::ldexpf;
1191   else if (Op->getType()->isDoubleTy())
1192     LdExp = LibFunc::ldexp;
1193
1194   if (TLI->has(LdExp)) {
1195     Value *LdExpArg = nullptr;
1196     if (SIToFPInst *OpC = dyn_cast<SIToFPInst>(Op)) {
1197       if (OpC->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= 32)
1198         LdExpArg = B.CreateSExt(OpC->getOperand(0), B.getInt32Ty());
1199     } else if (UIToFPInst *OpC = dyn_cast<UIToFPInst>(Op)) {
1200       if (OpC->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() < 32)
1201         LdExpArg = B.CreateZExt(OpC->getOperand(0), B.getInt32Ty());
1202     }
1203
1204     if (LdExpArg) {
1205       Constant *One = ConstantFP::get(CI->getContext(), APFloat(1.0f));
1206       if (!Op->getType()->isFloatTy())
1207         One = ConstantExpr::getFPExtend(One, Op->getType());
1208
1209       Module *M = Caller->getParent();
1210       Value *Callee =
1211           M->getOrInsertFunction(TLI->getName(LdExp), Op->getType(),
1212                                  Op->getType(), B.getInt32Ty(), nullptr);
1213       CallInst *CI = B.CreateCall(Callee, {One, LdExpArg});
1214       if (const Function *F = dyn_cast<Function>(Callee->stripPointerCasts()))
1215         CI->setCallingConv(F->getCallingConv());
1216
1217       return CI;
1218     }
1219   }
1220   return Ret;
1221 }
1222
1223 Value *LibCallSimplifier::optimizeFabs(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1224   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1225
1226   Value *Ret = nullptr;
1227   if (Callee->getName() == "fabs" && TLI->has(LibFunc::fabsf)) {
1228     Ret = optimizeUnaryDoubleFP(CI, B, false);
1229   }
1230
1231   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1232   // Make sure this has 1 argument of FP type which matches the result type.
1233   if (FT->getNumParams() != 1 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
1234       !FT->getParamType(0)->isFloatingPointTy())
1235     return Ret;
1236
1237   Value *Op = CI->getArgOperand(0);
1238   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Op)) {
1239     // Fold fabs(x * x) -> x * x; any squared FP value must already be positive.
1240     if (I->getOpcode() == Instruction::FMul)
1241       if (I->getOperand(0) == I->getOperand(1))
1242         return Op;
1243   }
1244   return Ret;
1245 }
1246
1247 Value *LibCallSimplifier::optimizeFMinFMax(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1248   // If we can shrink the call to a float function rather than a double
1249   // function, do that first.
1250   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1251   if ((Callee->getName() == "fmin" && TLI->has(LibFunc::fminf)) ||
1252       (Callee->getName() == "fmax" && TLI->has(LibFunc::fmaxf))) {
1253     Value *Ret = optimizeBinaryDoubleFP(CI, B);
1254     if (Ret)
1255       return Ret;
1256   }
1257
1258   // Make sure this has 2 arguments of FP type which match the result type.
1259   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1260   if (FT->getNumParams() != 2 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
1261       FT->getParamType(0) != FT->getParamType(1) ||
1262       !FT->getParamType(0)->isFloatingPointTy())
1263     return nullptr;
1264
1265   IRBuilder<>::FastMathFlagGuard Guard(B);
1266   FastMathFlags FMF;
1267   Function *F = CI->getParent()->getParent();
1268   if (canUseUnsafeFPMath(F)) {
1269     // Unsafe algebra sets all fast-math-flags to true.
1270     FMF.setUnsafeAlgebra();
1271   } else {
1272     // At a minimum, no-nans-fp-math must be true.
1273     Attribute Attr = F->getFnAttribute("no-nans-fp-math");
1274     if (Attr.getValueAsString() != "true")
1275       return nullptr;
1276     // No-signed-zeros is implied by the definitions of fmax/fmin themselves:
1277     // "Ideally, fmax would be sensitive to the sign of zero, for example
1278     // fmax(-0. 0, +0. 0) would return +0; however, implementation in software
1279     // might be impractical."
1280     FMF.setNoSignedZeros();
1281     FMF.setNoNaNs();
1282   }
1283   B.SetFastMathFlags(FMF);
1284
1285   // We have a relaxed floating-point environment. We can ignore NaN-handling
1286   // and transform to a compare and select. We do not have to consider errno or
1287   // exceptions, because fmin/fmax do not have those.
1288   Value *Op0 = CI->getArgOperand(0);
1289   Value *Op1 = CI->getArgOperand(1);
1290   Value *Cmp = Callee->getName().startswith("fmin") ?
1291     B.CreateFCmpOLT(Op0, Op1) : B.CreateFCmpOGT(Op0, Op1);
1292   return B.CreateSelect(Cmp, Op0, Op1);
1293 }
1294
1295 Value *LibCallSimplifier::optimizeSqrt(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1296   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1297   
1298   Value *Ret = nullptr;
1299   if (TLI->has(LibFunc::sqrtf) && (Callee->getName() == "sqrt" ||
1300                                    Callee->getIntrinsicID() == Intrinsic::sqrt))
1301     Ret = optimizeUnaryDoubleFP(CI, B, true);
1302   if (!canUseUnsafeFPMath(CI->getParent()->getParent()))
1303     return Ret;
1304
1305   Value *Op = CI->getArgOperand(0);
1306   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Op)) {
1307     if (I->getOpcode() == Instruction::FMul && I->hasUnsafeAlgebra()) {
1308       // We're looking for a repeated factor in a multiplication tree,
1309       // so we can do this fold: sqrt(x * x) -> fabs(x);
1310       // or this fold: sqrt(x * x * y) -> fabs(x) * sqrt(y).
1311       Value *Op0 = I->getOperand(0);
1312       Value *Op1 = I->getOperand(1);
1313       Value *RepeatOp = nullptr;
1314       Value *OtherOp = nullptr;
1315       if (Op0 == Op1) {
1316         // Simple match: the operands of the multiply are identical.
1317         RepeatOp = Op0;
1318       } else {
1319         // Look for a more complicated pattern: one of the operands is itself
1320         // a multiply, so search for a common factor in that multiply.
1321         // Note: We don't bother looking any deeper than this first level or for
1322         // variations of this pattern because instcombine's visitFMUL and/or the
1323         // reassociation pass should give us this form.
1324         Value *OtherMul0, *OtherMul1;
1325         if (match(Op0, m_FMul(m_Value(OtherMul0), m_Value(OtherMul1)))) {
1326           // Pattern: sqrt((x * y) * z)
1327           if (OtherMul0 == OtherMul1) {
1328             // Matched: sqrt((x * x) * z)
1329             RepeatOp = OtherMul0;
1330             OtherOp = Op1;
1331           }
1332         }
1333       }
1334       if (RepeatOp) {
1335         // Fast math flags for any created instructions should match the sqrt
1336         // and multiply.
1337         // FIXME: We're not checking the sqrt because it doesn't have
1338         // fast-math-flags (see earlier comment).
1339         IRBuilder<>::FastMathFlagGuard Guard(B);
1340         B.SetFastMathFlags(I->getFastMathFlags());
1341         // If we found a repeated factor, hoist it out of the square root and
1342         // replace it with the fabs of that factor.
1343         Module *M = Callee->getParent();
1344         Type *ArgType = Op->getType();
1345         Value *Fabs = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::fabs, ArgType);
1346         Value *FabsCall = B.CreateCall(Fabs, RepeatOp, "fabs");
1347         if (OtherOp) {
1348           // If we found a non-repeated factor, we still need to get its square
1349           // root. We then multiply that by the value that was simplified out
1350           // of the square root calculation.
1351           Value *Sqrt = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::sqrt, ArgType);
1352           Value *SqrtCall = B.CreateCall(Sqrt, OtherOp, "sqrt");
1353           return B.CreateFMul(FabsCall, SqrtCall);
1354         }
1355         return FabsCall;
1356       }
1357     }
1358   }
1359   return Ret;
1360 }
1361
1362 Value *LibCallSimplifier::optimizeTan(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1363   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1364   Value *Ret = nullptr;
1365   if (UnsafeFPShrink && Callee->getName() == "tan" && TLI->has(LibFunc::tanf))
1366     Ret = optimizeUnaryDoubleFP(CI, B, true);
1367   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1368
1369   // Just make sure this has 1 argument of FP type, which matches the
1370   // result type.
1371   if (FT->getNumParams() != 1 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
1372       !FT->getParamType(0)->isFloatingPointTy())
1373     return Ret;
1374
1375   if (!canUseUnsafeFPMath(CI->getParent()->getParent()))
1376     return Ret;
1377   Value *Op1 = CI->getArgOperand(0);
1378   auto *OpC = dyn_cast<CallInst>(Op1);
1379   if (!OpC)
1380     return Ret;
1381
1382   // tan(atan(x)) -> x
1383   // tanf(atanf(x)) -> x
1384   // tanl(atanl(x)) -> x
1385   LibFunc::Func Func;
1386   Function *F = OpC->getCalledFunction();
1387   StringRef FuncName = F->getName();
1388   if (TLI->getLibFunc(FuncName, Func) && TLI->has(Func) &&
1389       ((Func == LibFunc::atan && Callee->getName() == "tan") ||
1390        (Func == LibFunc::atanf && Callee->getName() == "tanf") ||
1391        (Func == LibFunc::atanl && Callee->getName() == "tanl")))
1392     Ret = OpC->getArgOperand(0);
1393   return Ret;
1394 }
1395
1396 static bool isTrigLibCall(CallInst *CI);
1397 static void insertSinCosCall(IRBuilder<> &B, Function *OrigCallee, Value *Arg,
1398                              bool UseFloat, Value *&Sin, Value *&Cos,
1399                              Value *&SinCos);
1400
1401 Value *LibCallSimplifier::optimizeSinCosPi(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1402
1403   // Make sure the prototype is as expected, otherwise the rest of the
1404   // function is probably invalid and likely to abort.
1405   if (!isTrigLibCall(CI))
1406     return nullptr;
1407
1408   Value *Arg = CI->getArgOperand(0);
1409   SmallVector<CallInst *, 1> SinCalls;
1410   SmallVector<CallInst *, 1> CosCalls;
1411   SmallVector<CallInst *, 1> SinCosCalls;
1412
1413   bool IsFloat = Arg->getType()->isFloatTy();
1414
1415   // Look for all compatible sinpi, cospi and sincospi calls with the same
1416   // argument. If there are enough (in some sense) we can make the
1417   // substitution.
1418   for (User *U : Arg->users())
1419     classifyArgUse(U, CI->getParent(), IsFloat, SinCalls, CosCalls,
1420                    SinCosCalls);
1421
1422   // It's only worthwhile if both sinpi and cospi are actually used.
1423   if (SinCosCalls.empty() && (SinCalls.empty() || CosCalls.empty()))
1424     return nullptr;
1425
1426   Value *Sin, *Cos, *SinCos;
1427   insertSinCosCall(B, CI->getCalledFunction(), Arg, IsFloat, Sin, Cos, SinCos);
1428
1429   replaceTrigInsts(SinCalls, Sin);
1430   replaceTrigInsts(CosCalls, Cos);
1431   replaceTrigInsts(SinCosCalls, SinCos);
1432
1433   return nullptr;
1434 }
1435
1436 static bool isTrigLibCall(CallInst *CI) {
1437   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1438   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1439
1440   // We can only hope to do anything useful if we can ignore things like errno
1441   // and floating-point exceptions.
1442   bool AttributesSafe =
1443       CI->hasFnAttr(Attribute::NoUnwind) && CI->hasFnAttr(Attribute::ReadNone);
1444
1445   // Other than that we need float(float) or double(double)
1446   return AttributesSafe && FT->getNumParams() == 1 &&
1447          FT->getReturnType() == FT->getParamType(0) &&
1448          (FT->getParamType(0)->isFloatTy() ||
1449           FT->getParamType(0)->isDoubleTy());
1450 }
1451
1452 void
1453 LibCallSimplifier::classifyArgUse(Value *Val, BasicBlock *BB, bool IsFloat,
1454                                   SmallVectorImpl<CallInst *> &SinCalls,
1455                                   SmallVectorImpl<CallInst *> &CosCalls,
1456                                   SmallVectorImpl<CallInst *> &SinCosCalls) {
1457   CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(Val);
1458
1459   if (!CI)
1460     return;
1461
1462   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1463   StringRef FuncName = Callee->getName();
1464   LibFunc::Func Func;
1465   if (!TLI->getLibFunc(FuncName, Func) || !TLI->has(Func) || !isTrigLibCall(CI))
1466     return;
1467
1468   if (IsFloat) {
1469     if (Func == LibFunc::sinpif)
1470       SinCalls.push_back(CI);
1471     else if (Func == LibFunc::cospif)
1472       CosCalls.push_back(CI);
1473     else if (Func == LibFunc::sincospif_stret)
1474       SinCosCalls.push_back(CI);
1475   } else {
1476     if (Func == LibFunc::sinpi)
1477       SinCalls.push_back(CI);
1478     else if (Func == LibFunc::cospi)
1479       CosCalls.push_back(CI);
1480     else if (Func == LibFunc::sincospi_stret)
1481       SinCosCalls.push_back(CI);
1482   }
1483 }
1484
1485 void LibCallSimplifier::replaceTrigInsts(SmallVectorImpl<CallInst *> &Calls,
1486                                          Value *Res) {
1487   for (CallInst *C : Calls)
1488     replaceAllUsesWith(C, Res);
1489 }
1490
1491 void insertSinCosCall(IRBuilder<> &B, Function *OrigCallee, Value *Arg,
1492                       bool UseFloat, Value *&Sin, Value *&Cos, Value *&SinCos) {
1493   Type *ArgTy = Arg->getType();
1494   Type *ResTy;
1495   StringRef Name;
1496
1497   Triple T(OrigCallee->getParent()->getTargetTriple());
1498   if (UseFloat) {
1499     Name = "__sincospif_stret";
1500
1501     assert(T.getArch() != Triple::x86 && "x86 messy and unsupported for now");
1502     // x86_64 can't use {float, float} since that would be returned in both
1503     // xmm0 and xmm1, which isn't what a real struct would do.
1504     ResTy = T.getArch() == Triple::x86_64
1505                 ? static_cast<Type *>(VectorType::get(ArgTy, 2))
1506                 : static_cast<Type *>(StructType::get(ArgTy, ArgTy, nullptr));
1507   } else {
1508     Name = "__sincospi_stret";
1509     ResTy = StructType::get(ArgTy, ArgTy, nullptr);
1510   }
1511
1512   Module *M = OrigCallee->getParent();
1513   Value *Callee = M->getOrInsertFunction(Name, OrigCallee->getAttributes(),
1514                                          ResTy, ArgTy, nullptr);
1515
1516   if (Instruction *ArgInst = dyn_cast<Instruction>(Arg)) {
1517     // If the argument is an instruction, it must dominate all uses so put our
1518     // sincos call there.
1519     B.SetInsertPoint(ArgInst->getParent(), ++ArgInst->getIterator());
1520   } else {
1521     // Otherwise (e.g. for a constant) the beginning of the function is as
1522     // good a place as any.
1523     BasicBlock &EntryBB = B.GetInsertBlock()->getParent()->getEntryBlock();
1524     B.SetInsertPoint(&EntryBB, EntryBB.begin());
1525   }
1526
1527   SinCos = B.CreateCall(Callee, Arg, "sincospi");
1528
1529   if (SinCos->getType()->isStructTy()) {
1530     Sin = B.CreateExtractValue(SinCos, 0, "sinpi");
1531     Cos = B.CreateExtractValue(SinCos, 1, "cospi");
1532   } else {
1533     Sin = B.CreateExtractElement(SinCos, ConstantInt::get(B.getInt32Ty(), 0),
1534                                  "sinpi");
1535     Cos = B.CreateExtractElement(SinCos, ConstantInt::get(B.getInt32Ty(), 1),
1536                                  "cospi");
1537   }
1538 }
1539
1540 //===----------------------------------------------------------------------===//
1541 // Integer Library Call Optimizations
1542 //===----------------------------------------------------------------------===//
1543
1544 static bool checkIntUnaryReturnAndParam(Function *Callee) {
1545   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1546   return FT->getNumParams() == 1 && FT->getReturnType()->isIntegerTy(32) &&
1547     FT->getParamType(0)->isIntegerTy();
1548 }
1549
1550 Value *LibCallSimplifier::optimizeFFS(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1551   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1552   if (!checkIntUnaryReturnAndParam(Callee))
1553     return nullptr;
1554   Value *Op = CI->getArgOperand(0);
1555
1556   // Constant fold.
1557   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
1558     if (CI->isZero()) // ffs(0) -> 0.
1559       return B.getInt32(0);
1560     // ffs(c) -> cttz(c)+1
1561     return B.getInt32(CI->getValue().countTrailingZeros() + 1);
1562   }
1563
1564   // ffs(x) -> x != 0 ? (i32)llvm.cttz(x)+1 : 0
1565   Type *ArgType = Op->getType();
1566   Value *F =
1567       Intrinsic::getDeclaration(Callee->getParent(), Intrinsic::cttz, ArgType);
1568   Value *V = B.CreateCall(F, {Op, B.getTrue()}, "cttz");
1569   V = B.CreateAdd(V, ConstantInt::get(V->getType(), 1));
1570   V = B.CreateIntCast(V, B.getInt32Ty(), false);
1571
1572   Value *Cond = B.CreateICmpNE(Op, Constant::getNullValue(ArgType));
1573   return B.CreateSelect(Cond, V, B.getInt32(0));
1574 }
1575
1576 Value *LibCallSimplifier::optimizeAbs(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1577   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1578   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1579   // We require integer(integer) where the types agree.
1580   if (FT->getNumParams() != 1 || !FT->getReturnType()->isIntegerTy() ||
1581       FT->getParamType(0) != FT->getReturnType())
1582     return nullptr;
1583
1584   // abs(x) -> x >s -1 ? x : -x
1585   Value *Op = CI->getArgOperand(0);
1586   Value *Pos =
1587       B.CreateICmpSGT(Op, Constant::getAllOnesValue(Op->getType()), "ispos");
1588   Value *Neg = B.CreateNeg(Op, "neg");
1589   return B.CreateSelect(Pos, Op, Neg);
1590 }
1591
1592 Value *LibCallSimplifier::optimizeIsDigit(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1593   if (!checkIntUnaryReturnAndParam(CI->getCalledFunction()))
1594     return nullptr;
1595
1596   // isdigit(c) -> (c-'0') <u 10
1597   Value *Op = CI->getArgOperand(0);
1598   Op = B.CreateSub(Op, B.getInt32('0'), "isdigittmp");
1599   Op = B.CreateICmpULT(Op, B.getInt32(10), "isdigit");
1600   return B.CreateZExt(Op, CI->getType());
1601 }
1602
1603 Value *LibCallSimplifier::optimizeIsAscii(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1604   if (!checkIntUnaryReturnAndParam(CI->getCalledFunction()))
1605     return nullptr;
1606
1607   // isascii(c) -> c <u 128
1608   Value *Op = CI->getArgOperand(0);
1609   Op = B.CreateICmpULT(Op, B.getInt32(128), "isascii");
1610   return B.CreateZExt(Op, CI->getType());
1611 }
1612
1613 Value *LibCallSimplifier::optimizeToAscii(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1614   if (!checkIntUnaryReturnAndParam(CI->getCalledFunction()))
1615     return nullptr;
1616
1617   // toascii(c) -> c & 0x7f
1618   return B.CreateAnd(CI->getArgOperand(0),
1619                      ConstantInt::get(CI->getType(), 0x7F));
1620 }
1621
1622 //===----------------------------------------------------------------------===//
1623 // Formatting and IO Library Call Optimizations
1624 //===----------------------------------------------------------------------===//
1625
1626 static bool isReportingError(Function *Callee, CallInst *CI, int StreamArg);
1627
1628 Value *LibCallSimplifier::optimizeErrorReporting(CallInst *CI, IRBuilder<> &B,
1629                                                  int StreamArg) {
1630   // Error reporting calls should be cold, mark them as such.
1631   // This applies even to non-builtin calls: it is only a hint and applies to
1632   // functions that the frontend might not understand as builtins.
1633
1634   // This heuristic was suggested in:
1635   // Improving Static Branch Prediction in a Compiler
1636   // Brian L. Deitrich, Ben-Chung Cheng, Wen-mei W. Hwu
1637   // Proceedings of PACT'98, Oct. 1998, IEEE
1638   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1639
1640   if (!CI->hasFnAttr(Attribute::Cold) &&
1641       isReportingError(Callee, CI, StreamArg)) {
1642     CI->addAttribute(AttributeSet::FunctionIndex, Attribute::Cold);
1643   }
1644
1645   return nullptr;
1646 }
1647
1648 static bool isReportingError(Function *Callee, CallInst *CI, int StreamArg) {
1649   if (!ColdErrorCalls || !Callee || !Callee->isDeclaration())
1650     return false;
1651
1652   if (StreamArg < 0)
1653     return true;
1654
1655   // These functions might be considered cold, but only if their stream
1656   // argument is stderr.
1657
1658   if (StreamArg >= (int)CI->getNumArgOperands())
1659     return false;
1660   LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(CI->getArgOperand(StreamArg));
1661   if (!LI)
1662     return false;
1663   GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(LI->getPointerOperand());
1664   if (!GV || !GV->isDeclaration())
1665     return false;
1666   return GV->getName() == "stderr";
1667 }
1668
1669 Value *LibCallSimplifier::optimizePrintFString(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1670   // Check for a fixed format string.
1671   StringRef FormatStr;
1672   if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), FormatStr))
1673     return nullptr;
1674
1675   // Empty format string -> noop.
1676   if (FormatStr.empty()) // Tolerate printf's declared void.
1677     return CI->use_empty() ? (Value *)CI : ConstantInt::get(CI->getType(), 0);
1678
1679   // Do not do any of the following transformations if the printf return value
1680   // is used, in general the printf return value is not compatible with either
1681   // putchar() or puts().
1682   if (!CI->use_empty())
1683     return nullptr;
1684
1685   // printf("x") -> putchar('x'), even for '%'.
1686   if (FormatStr.size() == 1) {
1687     Value *Res = EmitPutChar(B.getInt32(FormatStr[0]), B, TLI);
1688     if (CI->use_empty() || !Res)
1689       return Res;
1690     return B.CreateIntCast(Res, CI->getType(), true);
1691   }
1692
1693   // printf("foo\n") --> puts("foo")
1694   if (FormatStr[FormatStr.size() - 1] == '\n' &&
1695       FormatStr.find('%') == StringRef::npos) { // No format characters.
1696     // Create a string literal with no \n on it.  We expect the constant merge
1697     // pass to be run after this pass, to merge duplicate strings.
1698     FormatStr = FormatStr.drop_back();
1699     Value *GV = B.CreateGlobalString(FormatStr, "str");
1700     Value *NewCI = EmitPutS(GV, B, TLI);
1701     return (CI->use_empty() || !NewCI)
1702                ? NewCI
1703                : ConstantInt::get(CI->getType(), FormatStr.size() + 1);
1704   }
1705
1706   // Optimize specific format strings.
1707   // printf("%c", chr) --> putchar(chr)
1708   if (FormatStr == "%c" && CI->getNumArgOperands() > 1 &&
1709       CI->getArgOperand(1)->getType()->isIntegerTy()) {
1710     Value *Res = EmitPutChar(CI->getArgOperand(1), B, TLI);
1711
1712     if (CI->use_empty() || !Res)
1713       return Res;
1714     return B.CreateIntCast(Res, CI->getType(), true);
1715   }
1716
1717   // printf("%s\n", str) --> puts(str)
1718   if (FormatStr == "%s\n" && CI->getNumArgOperands() > 1 &&
1719       CI->getArgOperand(1)->getType()->isPointerTy()) {
1720     return EmitPutS(CI->getArgOperand(1), B, TLI);
1721   }
1722   return nullptr;
1723 }
1724
1725 Value *LibCallSimplifier::optimizePrintF(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1726
1727   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1728   // Require one fixed pointer argument and an integer/void result.
1729   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1730   if (FT->getNumParams() < 1 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1731       !(FT->getReturnType()->isIntegerTy() || FT->getReturnType()->isVoidTy()))
1732     return nullptr;
1733
1734   if (Value *V = optimizePrintFString(CI, B)) {
1735     return V;
1736   }
1737
1738   // printf(format, ...) -> iprintf(format, ...) if no floating point
1739   // arguments.
1740   if (TLI->has(LibFunc::iprintf) && !callHasFloatingPointArgument(CI)) {
1741     Module *M = B.GetInsertBlock()->getParent()->getParent();
1742     Constant *IPrintFFn =
1743         M->getOrInsertFunction("iprintf", FT, Callee->getAttributes());
1744     CallInst *New = cast<CallInst>(CI->clone());
1745     New->setCalledFunction(IPrintFFn);
1746     B.Insert(New);
1747     return New;
1748   }
1749   return nullptr;
1750 }
1751
1752 Value *LibCallSimplifier::optimizeSPrintFString(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1753   // Check for a fixed format string.
1754   StringRef FormatStr;
1755   if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), FormatStr))
1756     return nullptr;
1757
1758   // If we just have a format string (nothing else crazy) transform it.
1759   if (CI->getNumArgOperands() == 2) {
1760     // Make sure there's no % in the constant array.  We could try to handle
1761     // %% -> % in the future if we cared.
1762     for (unsigned i = 0, e = FormatStr.size(); i != e; ++i)
1763       if (FormatStr[i] == '%')
1764         return nullptr; // we found a format specifier, bail out.
1765
1766     // sprintf(str, fmt) -> llvm.memcpy(str, fmt, strlen(fmt)+1, 1)
1767     B.CreateMemCpy(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
1768                    ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(CI->getContext()),
1769                                     FormatStr.size() + 1),
1770                    1); // Copy the null byte.
1771     return ConstantInt::get(CI->getType(), FormatStr.size());
1772   }
1773
1774   // The remaining optimizations require the format string to be "%s" or "%c"
1775   // and have an extra operand.
1776   if (FormatStr.size() != 2 || FormatStr[0] != '%' ||
1777       CI->getNumArgOperands() < 3)
1778     return nullptr;
1779
1780   // Decode the second character of the format string.
1781   if (FormatStr[1] == 'c') {
1782     // sprintf(dst, "%c", chr) --> *(i8*)dst = chr; *((i8*)dst+1) = 0
1783     if (!CI->getArgOperand(2)->getType()->isIntegerTy())
1784       return nullptr;
1785     Value *V = B.CreateTrunc(CI->getArgOperand(2), B.getInt8Ty(), "char");
1786     Value *Ptr = CastToCStr(CI->getArgOperand(0), B);
1787     B.CreateStore(V, Ptr);
1788     Ptr = B.CreateGEP(B.getInt8Ty(), Ptr, B.getInt32(1), "nul");
1789     B.CreateStore(B.getInt8(0), Ptr);
1790
1791     return ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
1792   }
1793
1794   if (FormatStr[1] == 's') {
1795     // sprintf(dest, "%s", str) -> llvm.memcpy(dest, str, strlen(str)+1, 1)
1796     if (!CI->getArgOperand(2)->getType()->isPointerTy())
1797       return nullptr;
1798
1799     Value *Len = EmitStrLen(CI->getArgOperand(2), B, DL, TLI);
1800     if (!Len)
1801       return nullptr;
1802     Value *IncLen =
1803         B.CreateAdd(Len, ConstantInt::get(Len->getType(), 1), "leninc");
1804     B.CreateMemCpy(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(2), IncLen, 1);
1805
1806     // The sprintf result is the unincremented number of bytes in the string.
1807     return B.CreateIntCast(Len, CI->getType(), false);
1808   }
1809   return nullptr;
1810 }
1811
1812 Value *LibCallSimplifier::optimizeSPrintF(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1813   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1814   // Require two fixed pointer arguments and an integer result.
1815   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1816   if (FT->getNumParams() != 2 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1817       !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
1818       !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
1819     return nullptr;
1820
1821   if (Value *V = optimizeSPrintFString(CI, B)) {
1822     return V;
1823   }
1824
1825   // sprintf(str, format, ...) -> siprintf(str, format, ...) if no floating
1826   // point arguments.
1827   if (TLI->has(LibFunc::siprintf) && !callHasFloatingPointArgument(CI)) {
1828     Module *M = B.GetInsertBlock()->getParent()->getParent();
1829     Constant *SIPrintFFn =
1830         M->getOrInsertFunction("siprintf", FT, Callee->getAttributes());
1831     CallInst *New = cast<CallInst>(CI->clone());
1832     New->setCalledFunction(SIPrintFFn);
1833     B.Insert(New);
1834     return New;
1835   }
1836   return nullptr;
1837 }
1838
1839 Value *LibCallSimplifier::optimizeFPrintFString(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1840   optimizeErrorReporting(CI, B, 0);
1841
1842   // All the optimizations depend on the format string.
1843   StringRef FormatStr;
1844   if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), FormatStr))
1845     return nullptr;
1846
1847   // Do not do any of the following transformations if the fprintf return
1848   // value is used, in general the fprintf return value is not compatible
1849   // with fwrite(), fputc() or fputs().
1850   if (!CI->use_empty())
1851     return nullptr;
1852
1853   // fprintf(F, "foo") --> fwrite("foo", 3, 1, F)
1854   if (CI->getNumArgOperands() == 2) {
1855     for (unsigned i = 0, e = FormatStr.size(); i != e; ++i)
1856       if (FormatStr[i] == '%') // Could handle %% -> % if we cared.
1857         return nullptr;        // We found a format specifier.
1858
1859     return EmitFWrite(
1860         CI->getArgOperand(1),
1861         ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(CI->getContext()), FormatStr.size()),
1862         CI->getArgOperand(0), B, DL, TLI);
1863   }
1864
1865   // The remaining optimizations require the format string to be "%s" or "%c"
1866   // and have an extra operand.
1867   if (FormatStr.size() != 2 || FormatStr[0] != '%' ||
1868       CI->getNumArgOperands() < 3)
1869     return nullptr;
1870
1871   // Decode the second character of the format string.
1872   if (FormatStr[1] == 'c') {
1873     // fprintf(F, "%c", chr) --> fputc(chr, F)
1874     if (!CI->getArgOperand(2)->getType()->isIntegerTy())
1875       return nullptr;
1876     return EmitFPutC(CI->getArgOperand(2), CI->getArgOperand(0), B, TLI);
1877   }
1878
1879   if (FormatStr[1] == 's') {
1880     // fprintf(F, "%s", str) --> fputs(str, F)
1881     if (!CI->getArgOperand(2)->getType()->isPointerTy())
1882       return nullptr;
1883     return EmitFPutS(CI->getArgOperand(2), CI->getArgOperand(0), B, TLI);
1884   }
1885   return nullptr;
1886 }
1887
1888 Value *LibCallSimplifier::optimizeFPrintF(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1889   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1890   // Require two fixed paramters as pointers and integer result.
1891   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1892   if (FT->getNumParams() != 2 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1893       !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
1894       !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
1895     return nullptr;
1896
1897   if (Value *V = optimizeFPrintFString(CI, B)) {
1898     return V;
1899   }
1900
1901   // fprintf(stream, format, ...) -> fiprintf(stream, format, ...) if no
1902   // floating point arguments.
1903   if (TLI->has(LibFunc::fiprintf) && !callHasFloatingPointArgument(CI)) {
1904     Module *M = B.GetInsertBlock()->getParent()->getParent();
1905     Constant *FIPrintFFn =
1906         M->getOrInsertFunction("fiprintf", FT, Callee->getAttributes());
1907     CallInst *New = cast<CallInst>(CI->clone());
1908     New->setCalledFunction(FIPrintFFn);
1909     B.Insert(New);
1910     return New;
1911   }
1912   return nullptr;
1913 }
1914
1915 Value *LibCallSimplifier::optimizeFWrite(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1916   optimizeErrorReporting(CI, B, 3);
1917
1918   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1919   // Require a pointer, an integer, an integer, a pointer, returning integer.
1920   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1921   if (FT->getNumParams() != 4 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1922       !FT->getParamType(1)->isIntegerTy() ||
1923       !FT->getParamType(2)->isIntegerTy() ||
1924       !FT->getParamType(3)->isPointerTy() ||
1925       !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
1926     return nullptr;
1927
1928   // Get the element size and count.
1929   ConstantInt *SizeC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(1));
1930   ConstantInt *CountC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(2));
1931   if (!SizeC || !CountC)
1932     return nullptr;
1933   uint64_t Bytes = SizeC->getZExtValue() * CountC->getZExtValue();
1934
1935   // If this is writing zero records, remove the call (it's a noop).
1936   if (Bytes == 0)
1937     return ConstantInt::get(CI->getType(), 0);
1938
1939   // If this is writing one byte, turn it into fputc.
1940   // This optimisation is only valid, if the return value is unused.
1941   if (Bytes == 1 && CI->use_empty()) { // fwrite(S,1,1,F) -> fputc(S[0],F)
1942     Value *Char = B.CreateLoad(CastToCStr(CI->getArgOperand(0), B), "char");
1943     Value *NewCI = EmitFPutC(Char, CI->getArgOperand(3), B, TLI);
1944     return NewCI ? ConstantInt::get(CI->getType(), 1) : nullptr;
1945   }
1946
1947   return nullptr;
1948 }
1949
1950 Value *LibCallSimplifier::optimizeFPuts(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1951   optimizeErrorReporting(CI, B, 1);
1952
1953   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1954
1955   // Require two pointers.  Also, we can't optimize if return value is used.
1956   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1957   if (FT->getNumParams() != 2 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1958       !FT->getParamType(1)->isPointerTy() || !CI->use_empty())
1959     return nullptr;
1960
1961   // fputs(s,F) --> fwrite(s,1,strlen(s),F)
1962   uint64_t Len = GetStringLength(CI->getArgOperand(0));
1963   if (!Len)
1964     return nullptr;
1965
1966   // Known to have no uses (see above).
1967   return EmitFWrite(
1968       CI->getArgOperand(0),
1969       ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(CI->getContext()), Len - 1),
1970       CI->getArgOperand(1), B, DL, TLI);
1971 }
1972
1973 Value *LibCallSimplifier::optimizePuts(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1974   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1975   // Require one fixed pointer argument and an integer/void result.
1976   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1977   if (FT->getNumParams() < 1 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1978       !(FT->getReturnType()->isIntegerTy() || FT->getReturnType()->isVoidTy()))
1979     return nullptr;
1980
1981   // Check for a constant string.
1982   StringRef Str;
1983   if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), Str))
1984     return nullptr;
1985
1986   if (Str.empty() && CI->use_empty()) {
1987     // puts("") -> putchar('\n')
1988     Value *Res = EmitPutChar(B.getInt32('\n'), B, TLI);
1989     if (CI->use_empty() || !Res)
1990       return Res;
1991     return B.CreateIntCast(Res, CI->getType(), true);
1992   }
1993
1994   return nullptr;
1995 }
1996
1997 bool LibCallSimplifier::hasFloatVersion(StringRef FuncName) {
1998   LibFunc::Func Func;
1999   SmallString<20> FloatFuncName = FuncName;
2000   FloatFuncName += 'f';
2001   if (TLI->getLibFunc(FloatFuncName, Func))
2002     return TLI->has(Func);
2003   return false;
2004 }
2005
2006 Value *LibCallSimplifier::optimizeStringMemoryLibCall(CallInst *CI,
2007                                                       IRBuilder<> &Builder) {
2008   LibFunc::Func Func;
2009   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2010   StringRef FuncName = Callee->getName();
2011
2012   // Check for string/memory library functions.
2013   if (TLI->getLibFunc(FuncName, Func) && TLI->has(Func)) {
2014     // Make sure we never change the calling convention.
2015     assert((ignoreCallingConv(Func) ||
2016             CI->getCallingConv() == llvm::CallingConv::C) &&
2017       "Optimizing string/memory libcall would change the calling convention");
2018     switch (Func) {
2019     case LibFunc::strcat:
2020       return optimizeStrCat(CI, Builder);
2021     case LibFunc::strncat:
2022       return optimizeStrNCat(CI, Builder);
2023     case LibFunc::strchr:
2024       return optimizeStrChr(CI, Builder);
2025     case LibFunc::strrchr:
2026       return optimizeStrRChr(CI, Builder);
2027     case LibFunc::strcmp:
2028       return optimizeStrCmp(CI, Builder);
2029     case LibFunc::strncmp:
2030       return optimizeStrNCmp(CI, Builder);
2031     case LibFunc::strcpy:
2032       return optimizeStrCpy(CI, Builder);
2033     case LibFunc::stpcpy:
2034       return optimizeStpCpy(CI, Builder);
2035     case LibFunc::strncpy:
2036       return optimizeStrNCpy(CI, Builder);
2037     case LibFunc::strlen:
2038       return optimizeStrLen(CI, Builder);
2039     case LibFunc::strpbrk:
2040       return optimizeStrPBrk(CI, Builder);
2041     case LibFunc::strtol:
2042     case LibFunc::strtod:
2043     case LibFunc::strtof:
2044     case LibFunc::strtoul:
2045     case LibFunc::strtoll:
2046     case LibFunc::strtold:
2047     case LibFunc::strtoull:
2048       return optimizeStrTo(CI, Builder);
2049     case LibFunc::strspn:
2050       return optimizeStrSpn(CI, Builder);
2051     case LibFunc::strcspn:
2052       return optimizeStrCSpn(CI, Builder);
2053     case LibFunc::strstr:
2054       return optimizeStrStr(CI, Builder);
2055     case LibFunc::memchr:
2056       return optimizeMemChr(CI, Builder);
2057     case LibFunc::memcmp:
2058       return optimizeMemCmp(CI, Builder);
2059     case LibFunc::memcpy:
2060       return optimizeMemCpy(CI, Builder);
2061     case LibFunc::memmove:
2062       return optimizeMemMove(CI, Builder);
2063     case LibFunc::memset:
2064       return optimizeMemSet(CI, Builder);
2065     default:
2066       break;
2067     }
2068   }
2069   return nullptr;
2070 }
2071
2072 Value *LibCallSimplifier::optimizeCall(CallInst *CI) {
2073   if (CI->isNoBuiltin())
2074     return nullptr;
2075
2076   LibFunc::Func Func;
2077   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2078   StringRef FuncName = Callee->getName();
2079   IRBuilder<> Builder(CI);
2080   bool isCallingConvC = CI->getCallingConv() == llvm::CallingConv::C;
2081
2082   // Command-line parameter overrides function attribute.
2083   if (EnableUnsafeFPShrink.getNumOccurrences() > 0)
2084     UnsafeFPShrink = EnableUnsafeFPShrink;
2085   else if (canUseUnsafeFPMath(Callee))
2086     UnsafeFPShrink = true;
2087
2088   // First, check for intrinsics.
2089   if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CI)) {
2090     if (!isCallingConvC)
2091       return nullptr;
2092     switch (II->getIntrinsicID()) {
2093     case Intrinsic::pow:
2094       return optimizePow(CI, Builder);
2095     case Intrinsic::exp2:
2096       return optimizeExp2(CI, Builder);
2097     case Intrinsic::fabs:
2098       return optimizeFabs(CI, Builder);
2099     case Intrinsic::sqrt:
2100       return optimizeSqrt(CI, Builder);
2101     default:
2102       return nullptr;
2103     }
2104   }
2105
2106   // Also try to simplify calls to fortified library functions.
2107   if (Value *SimplifiedFortifiedCI = FortifiedSimplifier.optimizeCall(CI)) {
2108     // Try to further simplify the result.
2109     CallInst *SimplifiedCI = dyn_cast<CallInst>(SimplifiedFortifiedCI);
2110     if (SimplifiedCI && SimplifiedCI->getCalledFunction()) {
2111       // Use an IR Builder from SimplifiedCI if available instead of CI
2112       // to guarantee we reach all uses we might replace later on.
2113       IRBuilder<> TmpBuilder(SimplifiedCI);
2114       if (Value *V = optimizeStringMemoryLibCall(SimplifiedCI, TmpBuilder)) {
2115         // If we were able to further simplify, remove the now redundant call.
2116         SimplifiedCI->replaceAllUsesWith(V);
2117         SimplifiedCI->eraseFromParent();
2118         return V;
2119       }
2120     }
2121     return SimplifiedFortifiedCI;
2122   }
2123
2124   // Then check for known library functions.
2125   if (TLI->getLibFunc(FuncName, Func) && TLI->has(Func)) {
2126     // We never change the calling convention.
2127     if (!ignoreCallingConv(Func) && !isCallingConvC)
2128       return nullptr;
2129     if (Value *V = optimizeStringMemoryLibCall(CI, Builder))
2130       return V;
2131     switch (Func) {
2132     case LibFunc::cosf:
2133     case LibFunc::cos:
2134     case LibFunc::cosl:
2135       return optimizeCos(CI, Builder);
2136     case LibFunc::sinpif:
2137     case LibFunc::sinpi:
2138     case LibFunc::cospif:
2139     case LibFunc::cospi:
2140       return optimizeSinCosPi(CI, Builder);
2141     case LibFunc::powf:
2142     case LibFunc::pow:
2143     case LibFunc::powl:
2144       return optimizePow(CI, Builder);
2145     case LibFunc::exp2l:
2146     case LibFunc::exp2:
2147     case LibFunc::exp2f:
2148       return optimizeExp2(CI, Builder);
2149     case LibFunc::fabsf:
2150     case LibFunc::fabs:
2151     case LibFunc::fabsl:
2152       return optimizeFabs(CI, Builder);
2153     case LibFunc::sqrtf:
2154     case LibFunc::sqrt:
2155     case LibFunc::sqrtl:
2156       return optimizeSqrt(CI, Builder);
2157     case LibFunc::ffs:
2158     case LibFunc::ffsl:
2159     case LibFunc::ffsll:
2160       return optimizeFFS(CI, Builder);
2161     case LibFunc::abs:
2162     case LibFunc::labs:
2163     case LibFunc::llabs:
2164       return optimizeAbs(CI, Builder);
2165     case LibFunc::isdigit:
2166       return optimizeIsDigit(CI, Builder);
2167     case LibFunc::isascii:
2168       return optimizeIsAscii(CI, Builder);
2169     case LibFunc::toascii:
2170       return optimizeToAscii(CI, Builder);
2171     case LibFunc::printf:
2172       return optimizePrintF(CI, Builder);
2173     case LibFunc::sprintf:
2174       return optimizeSPrintF(CI, Builder);
2175     case LibFunc::fprintf:
2176       return optimizeFPrintF(CI, Builder);
2177     case LibFunc::fwrite:
2178       return optimizeFWrite(CI, Builder);
2179     case LibFunc::fputs:
2180       return optimizeFPuts(CI, Builder);
2181     case LibFunc::puts:
2182       return optimizePuts(CI, Builder);
2183     case LibFunc::tan:
2184     case LibFunc::tanf:
2185     case LibFunc::tanl:
2186       return optimizeTan(CI, Builder);
2187     case LibFunc::perror:
2188       return optimizeErrorReporting(CI, Builder);
2189     case LibFunc::vfprintf:
2190     case LibFunc::fiprintf:
2191       return optimizeErrorReporting(CI, Builder, 0);
2192     case LibFunc::fputc:
2193       return optimizeErrorReporting(CI, Builder, 1);
2194     case LibFunc::ceil:
2195     case LibFunc::floor:
2196     case LibFunc::rint:
2197     case LibFunc::round:
2198     case LibFunc::nearbyint:
2199     case LibFunc::trunc:
2200       if (hasFloatVersion(FuncName))
2201         return optimizeUnaryDoubleFP(CI, Builder, false);
2202       return nullptr;
2203     case LibFunc::acos:
2204     case LibFunc::acosh:
2205     case LibFunc::asin:
2206     case LibFunc::asinh:
2207     case LibFunc::atan:
2208     case LibFunc::atanh:
2209     case LibFunc::cbrt:
2210     case LibFunc::cosh:
2211     case LibFunc::exp:
2212     case LibFunc::exp10:
2213     case LibFunc::expm1:
2214     case LibFunc::log:
2215     case LibFunc::log10:
2216     case LibFunc::log1p:
2217     case LibFunc::log2:
2218     case LibFunc::logb:
2219     case LibFunc::sin:
2220     case LibFunc::sinh:
2221     case LibFunc::tanh:
2222       if (UnsafeFPShrink && hasFloatVersion(FuncName))
2223         return optimizeUnaryDoubleFP(CI, Builder, true);
2224       return nullptr;
2225     case LibFunc::copysign:
2226       if (hasFloatVersion(FuncName))
2227         return optimizeBinaryDoubleFP(CI, Builder);
2228       return nullptr;
2229     case LibFunc::fminf:
2230     case LibFunc::fmin:
2231     case LibFunc::fminl:
2232     case LibFunc::fmaxf:
2233     case LibFunc::fmax:
2234     case LibFunc::fmaxl:
2235       return optimizeFMinFMax(CI, Builder);
2236     default:
2237       return nullptr;
2238     }
2239   }
2240   return nullptr;
2241 }
2242
2243 LibCallSimplifier::LibCallSimplifier(
2244     const DataLayout &DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
2245     function_ref<void(Instruction *, Value *)> Replacer)
2246     : FortifiedSimplifier(TLI), DL(DL), TLI(TLI), UnsafeFPShrink(false),
2247       Replacer(Replacer) {}
2248
2249 void LibCallSimplifier::replaceAllUsesWith(Instruction *I, Value *With) {
2250   // Indirect through the replacer used in this instance.
2251   Replacer(I, With);
2252 }
2253
2254 // TODO:
2255 //   Additional cases that we need to add to this file:
2256 //
2257 // cbrt:
2258 //   * cbrt(expN(X))  -> expN(x/3)
2259 //   * cbrt(sqrt(x))  -> pow(x,1/6)
2260 //   * cbrt(cbrt(x))  -> pow(x,1/9)
2261 //
2262 // exp, expf, expl:
2263 //   * exp(log(x))  -> x
2264 //
2265 // log, logf, logl:
2266 //   * log(exp(x))   -> x
2267 //   * log(x**y)     -> y*log(x)
2268 //   * log(exp(y))   -> y*log(e)
2269 //   * log(exp2(y))  -> y*log(2)
2270 //   * log(exp10(y)) -> y*log(10)
2271 //   * log(sqrt(x))  -> 0.5*log(x)
2272 //   * log(pow(x,y)) -> y*log(x)
2273 //
2274 // lround, lroundf, lroundl:
2275 //   * lround(cnst) -> cnst'
2276 //
2277 // pow, powf, powl:
2278 //   * pow(exp(x),y)  -> exp(x*y)
2279 //   * pow(sqrt(x),y) -> pow(x,y*0.5)
2280 //   * pow(pow(x,y),z)-> pow(x,y*z)
2281 //
2282 // round, roundf, roundl:
2283 //   * round(cnst) -> cnst'
2284 //
2285 // signbit:
2286 //   * signbit(cnst) -> cnst'
2287 //   * signbit(nncst) -> 0 (if pstv is a non-negative constant)
2288 //
2289 // sqrt, sqrtf, sqrtl:
2290 //   * sqrt(expN(x))  -> expN(x*0.5)
2291 //   * sqrt(Nroot(x)) -> pow(x,1/(2*N))
2292 //   * sqrt(pow(x,y)) -> pow(|x|,y*0.5)
2293 //
2294 // tan, tanf, tanl:
2295 //   * tan(atan(x)) -> x
2296 //
2297 // trunc, truncf, truncl:
2298 //   * trunc(cnst) -> cnst'
2299 //
2300 //
2301
2302 //===----------------------------------------------------------------------===//
2303 // Fortified Library Call Optimizations
2304 //===----------------------------------------------------------------------===//
2305
2306 bool FortifiedLibCallSimplifier::isFortifiedCallFoldable(CallInst *CI,
2307                                                          unsigned ObjSizeOp,
2308                                                          unsigned SizeOp,
2309                                                          bool isString) {
2310   if (CI->getArgOperand(ObjSizeOp) == CI->getArgOperand(SizeOp))
2311     return true;
2312   if (ConstantInt *ObjSizeCI =
2313           dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(ObjSizeOp))) {
2314     if (ObjSizeCI->isAllOnesValue())
2315       return true;
2316     // If the object size wasn't -1 (unknown), bail out if we were asked to.
2317     if (OnlyLowerUnknownSize)
2318       return false;
2319     if (isString) {
2320       uint64_t Len = GetStringLength(CI->getArgOperand(SizeOp));
2321       // If the length is 0 we don't know how long it is and so we can't
2322       // remove the check.
2323       if (Len == 0)
2324         return false;
2325       return ObjSizeCI->getZExtValue() >= Len;
2326     }
2327     if (ConstantInt *SizeCI = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(SizeOp)))
2328       return ObjSizeCI->getZExtValue() >= SizeCI->getZExtValue();
2329   }
2330   return false;
2331 }
2332
2333 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeMemCpyChk(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
2334   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2335
2336   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, LibFunc::memcpy_chk))
2337     return nullptr;
2338
2339   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 3, 2, false)) {
2340     B.CreateMemCpy(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
2341                    CI->getArgOperand(2), 1);
2342     return CI->getArgOperand(0);
2343   }
2344   return nullptr;
2345 }
2346
2347 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeMemMoveChk(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
2348   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2349
2350   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, LibFunc::memmove_chk))
2351     return nullptr;
2352
2353   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 3, 2, false)) {
2354     B.CreateMemMove(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
2355                     CI->getArgOperand(2), 1);
2356     return CI->getArgOperand(0);
2357   }
2358   return nullptr;
2359 }
2360
2361 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeMemSetChk(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
2362   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2363
2364   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, LibFunc::memset_chk))
2365     return nullptr;
2366
2367   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 3, 2, false)) {
2368     Value *Val = B.CreateIntCast(CI->getArgOperand(1), B.getInt8Ty(), false);
2369     B.CreateMemSet(CI->getArgOperand(0), Val, CI->getArgOperand(2), 1);
2370     return CI->getArgOperand(0);
2371   }
2372   return nullptr;
2373 }
2374
2375 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeStrpCpyChk(CallInst *CI,
2376                                                       IRBuilder<> &B,
2377                                                       LibFunc::Func Func) {
2378   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2379   StringRef Name = Callee->getName();
2380   const DataLayout &DL = CI->getModule()->getDataLayout();
2381
2382   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, Func))
2383     return nullptr;
2384
2385   Value *Dst = CI->getArgOperand(0), *Src = CI->getArgOperand(1),
2386         *ObjSize = CI->getArgOperand(2);
2387
2388   // __stpcpy_chk(x,x,...)  -> x+strlen(x)
2389   if (Func == LibFunc::stpcpy_chk && !OnlyLowerUnknownSize && Dst == Src) {
2390     Value *StrLen = EmitStrLen(Src, B, DL, TLI);
2391     return StrLen ? B.CreateInBoundsGEP(B.getInt8Ty(), Dst, StrLen) : nullptr;
2392   }
2393
2394   // If a) we don't have any length information, or b) we know this will
2395   // fit then just lower to a plain st[rp]cpy. Otherwise we'll keep our
2396   // st[rp]cpy_chk call which may fail at runtime if the size is too long.
2397   // TODO: It might be nice to get a maximum length out of the possible
2398   // string lengths for varying.
2399   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 2, 1, true))
2400     return EmitStrCpy(Dst, Src, B, TLI, Name.substr(2, 6));
2401
2402   if (OnlyLowerUnknownSize)
2403     return nullptr;
2404
2405   // Maybe we can stil fold __st[rp]cpy_chk to __memcpy_chk.
2406   uint64_t Len = GetStringLength(Src);
2407   if (Len == 0)
2408     return nullptr;
2409
2410   Type *SizeTTy = DL.getIntPtrType(CI->getContext());
2411   Value *LenV = ConstantInt::get(SizeTTy, Len);
2412   Value *Ret = EmitMemCpyChk(Dst, Src, LenV, ObjSize, B, DL, TLI);
2413   // If the function was an __stpcpy_chk, and we were able to fold it into
2414   // a __memcpy_chk, we still need to return the correct end pointer.
2415   if (Ret && Func == LibFunc::stpcpy_chk)
2416     return B.CreateGEP(B.getInt8Ty(), Dst, ConstantInt::get(SizeTTy, Len - 1));
2417   return Ret;
2418 }
2419
2420 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeStrpNCpyChk(CallInst *CI,
2421                                                        IRBuilder<> &B,
2422                                                        LibFunc::Func Func) {
2423   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2424   StringRef Name = Callee->getName();
2425
2426   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, Func))
2427     return nullptr;
2428   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 3, 2, false)) {
2429     Value *Ret = EmitStrNCpy(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
2430                              CI->getArgOperand(2), B, TLI, Name.substr(2, 7));
2431     return Ret;
2432   }
2433   return nullptr;
2434 }
2435
2436 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeCall(CallInst *CI) {
2437   // FIXME: We shouldn't be changing "nobuiltin" or TLI unavailable calls here.
2438   // Some clang users checked for _chk libcall availability using:
2439   //   __has_builtin(__builtin___memcpy_chk)
2440   // When compiling with -fno-builtin, this is always true.
2441   // When passing -ffreestanding/-mkernel, which both imply -fno-builtin, we
2442   // end up with fortified libcalls, which isn't acceptable in a freestanding
2443   // environment which only provides their non-fortified counterparts.
2444   //
2445   // Until we change clang and/or teach external users to check for availability
2446   // differently, disregard the "nobuiltin" attribute and TLI::has.
2447   //
2448   // PR23093.
2449
2450   LibFunc::Func Func;
2451   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2452   StringRef FuncName = Callee->getName();
2453   IRBuilder<> Builder(CI);
2454   bool isCallingConvC = CI->getCallingConv() == llvm::CallingConv::C;
2455
2456   // First, check that this is a known library functions.
2457   if (!TLI->getLibFunc(FuncName, Func))
2458     return nullptr;
2459
2460   // We never change the calling convention.
2461   if (!ignoreCallingConv(Func) && !isCallingConvC)
2462     return nullptr;
2463
2464   switch (Func) {
2465   case LibFunc::memcpy_chk:
2466     return optimizeMemCpyChk(CI, Builder);
2467   case LibFunc::memmove_chk:
2468     return optimizeMemMoveChk(CI, Builder);
2469   case LibFunc::memset_chk:
2470     return optimizeMemSetChk(CI, Builder);
2471   case LibFunc::stpcpy_chk:
2472   case LibFunc::strcpy_chk:
2473     return optimizeStrpCpyChk(CI, Builder, Func);
2474   case LibFunc::stpncpy_chk:
2475   case LibFunc::strncpy_chk:
2476     return optimizeStrpNCpyChk(CI, Builder, Func);
2477   default:
2478     break;
2479   }
2480   return nullptr;
2481 }
2482
2483 FortifiedLibCallSimplifier::FortifiedLibCallSimplifier(
2484     const TargetLibraryInfo *TLI, bool OnlyLowerUnknownSize)
2485     : TLI(TLI), OnlyLowerUnknownSize(OnlyLowerUnknownSize) {}