[SimplifyLibCalls] Transform log(exp2(y)) to y*log(2) under fast-math.
[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/TargetLibraryInfo.h"
22 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
23 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
24 #include "llvm/IR/DiagnosticInfo.h"
25 #include "llvm/IR/Function.h"
26 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
27 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
28 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
29 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
30 #include "llvm/IR/Module.h"
31 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
32 #include "llvm/Support/Allocator.h"
33 #include "llvm/Support/CommandLine.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   return Func == LibFunc::abs || Func == LibFunc::labs ||
57          Func == LibFunc::llabs || Func == LibFunc::strlen;
58 }
59
60 /// isOnlyUsedInZeroEqualityComparison - Return true if it only matters that the
61 /// value is equal or not-equal to zero.
62 static bool isOnlyUsedInZeroEqualityComparison(Value *V) {
63   for (User *U : V->users()) {
64     if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(U))
65       if (IC->isEquality())
66         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(IC->getOperand(1)))
67           if (C->isNullValue())
68             continue;
69     // Unknown instruction.
70     return false;
71   }
72   return true;
73 }
74
75 /// isOnlyUsedInEqualityComparison - Return true if it is only used in equality
76 /// comparisons with With.
77 static bool isOnlyUsedInEqualityComparison(Value *V, Value *With) {
78   for (User *U : V->users()) {
79     if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(U))
80       if (IC->isEquality() && IC->getOperand(1) == With)
81         continue;
82     // Unknown instruction.
83     return false;
84   }
85   return true;
86 }
87
88 static bool callHasFloatingPointArgument(const CallInst *CI) {
89   return std::any_of(CI->op_begin(), CI->op_end(), [](const Use &OI) {
90     return OI->getType()->isFloatingPointTy();
91   });
92 }
93
94 /// \brief Check whether the overloaded unary floating point function
95 /// corresponding to \a Ty is available.
96 static bool hasUnaryFloatFn(const TargetLibraryInfo *TLI, Type *Ty,
97                             LibFunc::Func DoubleFn, LibFunc::Func FloatFn,
98                             LibFunc::Func LongDoubleFn) {
99   switch (Ty->getTypeID()) {
100   case Type::FloatTyID:
101     return TLI->has(FloatFn);
102   case Type::DoubleTyID:
103     return TLI->has(DoubleFn);
104   default:
105     return TLI->has(LongDoubleFn);
106   }
107 }
108
109 /// \brief Check whether we can use unsafe floating point math for
110 /// the function passed as input.
111 static bool canUseUnsafeFPMath(Function *F) {
112
113   // FIXME: For finer-grain optimization, we need intrinsics to have the same
114   // fast-math flag decorations that are applied to FP instructions. For now,
115   // we have to rely on the function-level unsafe-fp-math attribute to do this
116   // optimization because there's no other way to express that the call can be
117   // relaxed.
118   if (F->hasFnAttribute("unsafe-fp-math")) {
119     Attribute Attr = F->getFnAttribute("unsafe-fp-math");
120     if (Attr.getValueAsString() == "true")
121       return true;
122   }
123   return false;
124 }
125
126 /// \brief Returns whether \p F matches the signature expected for the
127 /// string/memory copying library function \p Func.
128 /// Acceptable functions are st[rp][n]?cpy, memove, memcpy, and memset.
129 /// Their fortified (_chk) counterparts are also accepted.
130 static bool checkStringCopyLibFuncSignature(Function *F, LibFunc::Func Func) {
131   const DataLayout &DL = F->getParent()->getDataLayout();
132   FunctionType *FT = F->getFunctionType();
133   LLVMContext &Context = F->getContext();
134   Type *PCharTy = Type::getInt8PtrTy(Context);
135   Type *SizeTTy = DL.getIntPtrType(Context);
136   unsigned NumParams = FT->getNumParams();
137
138   // All string libfuncs return the same type as the first parameter.
139   if (FT->getReturnType() != FT->getParamType(0))
140     return false;
141
142   switch (Func) {
143   default:
144     llvm_unreachable("Can't check signature for non-string-copy libfunc.");
145   case LibFunc::stpncpy_chk:
146   case LibFunc::strncpy_chk:
147     --NumParams; // fallthrough
148   case LibFunc::stpncpy:
149   case LibFunc::strncpy: {
150     if (NumParams != 3 || FT->getParamType(0) != FT->getParamType(1) ||
151         FT->getParamType(0) != PCharTy || !FT->getParamType(2)->isIntegerTy())
152       return false;
153     break;
154   }
155   case LibFunc::strcpy_chk:
156   case LibFunc::stpcpy_chk:
157     --NumParams; // fallthrough
158   case LibFunc::stpcpy:
159   case LibFunc::strcpy: {
160     if (NumParams != 2 || FT->getParamType(0) != FT->getParamType(1) ||
161         FT->getParamType(0) != PCharTy)
162       return false;
163     break;
164   }
165   case LibFunc::memmove_chk:
166   case LibFunc::memcpy_chk:
167     --NumParams; // fallthrough
168   case LibFunc::memmove:
169   case LibFunc::memcpy: {
170     if (NumParams != 3 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
171         !FT->getParamType(1)->isPointerTy() || FT->getParamType(2) != SizeTTy)
172       return false;
173     break;
174   }
175   case LibFunc::memset_chk:
176     --NumParams; // fallthrough
177   case LibFunc::memset: {
178     if (NumParams != 3 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
179         !FT->getParamType(1)->isIntegerTy() || FT->getParamType(2) != SizeTTy)
180       return false;
181     break;
182   }
183   }
184   // If this is a fortified libcall, the last parameter is a size_t.
185   if (NumParams == FT->getNumParams() - 1)
186     return FT->getParamType(FT->getNumParams() - 1) == SizeTTy;
187   return true;
188 }
189
190 //===----------------------------------------------------------------------===//
191 // String and Memory Library Call Optimizations
192 //===----------------------------------------------------------------------===//
193
194 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrCat(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
195   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
196   // Verify the "strcat" function prototype.
197   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
198   if (FT->getNumParams() != 2||
199       FT->getReturnType() != B.getInt8PtrTy() ||
200       FT->getParamType(0) != FT->getReturnType() ||
201       FT->getParamType(1) != FT->getReturnType())
202     return nullptr;
203
204   // Extract some information from the instruction
205   Value *Dst = CI->getArgOperand(0);
206   Value *Src = CI->getArgOperand(1);
207
208   // See if we can get the length of the input string.
209   uint64_t Len = GetStringLength(Src);
210   if (Len == 0)
211     return nullptr;
212   --Len; // Unbias length.
213
214   // Handle the simple, do-nothing case: strcat(x, "") -> x
215   if (Len == 0)
216     return Dst;
217
218   return emitStrLenMemCpy(Src, Dst, Len, B);
219 }
220
221 Value *LibCallSimplifier::emitStrLenMemCpy(Value *Src, Value *Dst, uint64_t Len,
222                                            IRBuilder<> &B) {
223   // We need to find the end of the destination string.  That's where the
224   // memory is to be moved to. We just generate a call to strlen.
225   Value *DstLen = EmitStrLen(Dst, B, DL, TLI);
226   if (!DstLen)
227     return nullptr;
228
229   // Now that we have the destination's length, we must index into the
230   // destination's pointer to get the actual memcpy destination (end of
231   // the string .. we're concatenating).
232   Value *CpyDst = B.CreateGEP(B.getInt8Ty(), Dst, DstLen, "endptr");
233
234   // We have enough information to now generate the memcpy call to do the
235   // concatenation for us.  Make a memcpy to copy the nul byte with align = 1.
236   B.CreateMemCpy(CpyDst, Src,
237                  ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(Src->getContext()), Len + 1),
238                  1);
239   return Dst;
240 }
241
242 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrNCat(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
243   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
244   // Verify the "strncat" function prototype.
245   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
246   if (FT->getNumParams() != 3 || FT->getReturnType() != B.getInt8PtrTy() ||
247       FT->getParamType(0) != FT->getReturnType() ||
248       FT->getParamType(1) != FT->getReturnType() ||
249       !FT->getParamType(2)->isIntegerTy())
250     return nullptr;
251
252   // Extract some information from the instruction
253   Value *Dst = CI->getArgOperand(0);
254   Value *Src = CI->getArgOperand(1);
255   uint64_t Len;
256
257   // We don't do anything if length is not constant
258   if (ConstantInt *LengthArg = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(2)))
259     Len = LengthArg->getZExtValue();
260   else
261     return nullptr;
262
263   // See if we can get the length of the input string.
264   uint64_t SrcLen = GetStringLength(Src);
265   if (SrcLen == 0)
266     return nullptr;
267   --SrcLen; // Unbias length.
268
269   // Handle the simple, do-nothing cases:
270   // strncat(x, "", c) -> x
271   // strncat(x,  c, 0) -> x
272   if (SrcLen == 0 || Len == 0)
273     return Dst;
274
275   // We don't optimize this case
276   if (Len < SrcLen)
277     return nullptr;
278
279   // strncat(x, s, c) -> strcat(x, s)
280   // s is constant so the strcat can be optimized further
281   return emitStrLenMemCpy(Src, Dst, SrcLen, B);
282 }
283
284 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrChr(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
285   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
286   // Verify the "strchr" function prototype.
287   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
288   if (FT->getNumParams() != 2 || FT->getReturnType() != B.getInt8PtrTy() ||
289       FT->getParamType(0) != FT->getReturnType() ||
290       !FT->getParamType(1)->isIntegerTy(32))
291     return nullptr;
292
293   Value *SrcStr = CI->getArgOperand(0);
294
295   // If the second operand is non-constant, see if we can compute the length
296   // of the input string and turn this into memchr.
297   ConstantInt *CharC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(1));
298   if (!CharC) {
299     uint64_t Len = GetStringLength(SrcStr);
300     if (Len == 0 || !FT->getParamType(1)->isIntegerTy(32)) // memchr needs i32.
301       return nullptr;
302
303     return EmitMemChr(SrcStr, CI->getArgOperand(1), // include nul.
304                       ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(CI->getContext()), Len),
305                       B, DL, TLI);
306   }
307
308   // Otherwise, the character is a constant, see if the first argument is
309   // a string literal.  If so, we can constant fold.
310   StringRef Str;
311   if (!getConstantStringInfo(SrcStr, Str)) {
312     if (CharC->isZero()) // strchr(p, 0) -> p + strlen(p)
313       return B.CreateGEP(B.getInt8Ty(), SrcStr, EmitStrLen(SrcStr, B, DL, TLI), "strchr");
314     return nullptr;
315   }
316
317   // Compute the offset, make sure to handle the case when we're searching for
318   // zero (a weird way to spell strlen).
319   size_t I = (0xFF & CharC->getSExtValue()) == 0
320                  ? Str.size()
321                  : Str.find(CharC->getSExtValue());
322   if (I == StringRef::npos) // Didn't find the char.  strchr returns null.
323     return Constant::getNullValue(CI->getType());
324
325   // strchr(s+n,c)  -> gep(s+n+i,c)
326   return B.CreateGEP(B.getInt8Ty(), SrcStr, B.getInt64(I), "strchr");
327 }
328
329 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrRChr(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
330   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
331   // Verify the "strrchr" function prototype.
332   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
333   if (FT->getNumParams() != 2 || FT->getReturnType() != B.getInt8PtrTy() ||
334       FT->getParamType(0) != FT->getReturnType() ||
335       !FT->getParamType(1)->isIntegerTy(32))
336     return nullptr;
337
338   Value *SrcStr = CI->getArgOperand(0);
339   ConstantInt *CharC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(1));
340
341   // Cannot fold anything if we're not looking for a constant.
342   if (!CharC)
343     return nullptr;
344
345   StringRef Str;
346   if (!getConstantStringInfo(SrcStr, Str)) {
347     // strrchr(s, 0) -> strchr(s, 0)
348     if (CharC->isZero())
349       return EmitStrChr(SrcStr, '\0', B, TLI);
350     return nullptr;
351   }
352
353   // Compute the offset.
354   size_t I = (0xFF & CharC->getSExtValue()) == 0
355                  ? Str.size()
356                  : Str.rfind(CharC->getSExtValue());
357   if (I == StringRef::npos) // Didn't find the char. Return null.
358     return Constant::getNullValue(CI->getType());
359
360   // strrchr(s+n,c) -> gep(s+n+i,c)
361   return B.CreateGEP(B.getInt8Ty(), SrcStr, B.getInt64(I), "strrchr");
362 }
363
364 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrCmp(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
365   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
366   // Verify the "strcmp" function prototype.
367   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
368   if (FT->getNumParams() != 2 || !FT->getReturnType()->isIntegerTy(32) ||
369       FT->getParamType(0) != FT->getParamType(1) ||
370       FT->getParamType(0) != B.getInt8PtrTy())
371     return nullptr;
372
373   Value *Str1P = CI->getArgOperand(0), *Str2P = CI->getArgOperand(1);
374   if (Str1P == Str2P) // strcmp(x,x)  -> 0
375     return ConstantInt::get(CI->getType(), 0);
376
377   StringRef Str1, Str2;
378   bool HasStr1 = getConstantStringInfo(Str1P, Str1);
379   bool HasStr2 = getConstantStringInfo(Str2P, Str2);
380
381   // strcmp(x, y)  -> cnst  (if both x and y are constant strings)
382   if (HasStr1 && HasStr2)
383     return ConstantInt::get(CI->getType(), Str1.compare(Str2));
384
385   if (HasStr1 && Str1.empty()) // strcmp("", x) -> -*x
386     return B.CreateNeg(
387         B.CreateZExt(B.CreateLoad(Str2P, "strcmpload"), CI->getType()));
388
389   if (HasStr2 && Str2.empty()) // strcmp(x,"") -> *x
390     return B.CreateZExt(B.CreateLoad(Str1P, "strcmpload"), CI->getType());
391
392   // strcmp(P, "x") -> memcmp(P, "x", 2)
393   uint64_t Len1 = GetStringLength(Str1P);
394   uint64_t Len2 = GetStringLength(Str2P);
395   if (Len1 && Len2) {
396     return EmitMemCmp(Str1P, Str2P,
397                       ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(CI->getContext()),
398                                        std::min(Len1, Len2)),
399                       B, DL, TLI);
400   }
401
402   return nullptr;
403 }
404
405 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrNCmp(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
406   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
407   // Verify the "strncmp" function prototype.
408   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
409   if (FT->getNumParams() != 3 || !FT->getReturnType()->isIntegerTy(32) ||
410       FT->getParamType(0) != FT->getParamType(1) ||
411       FT->getParamType(0) != B.getInt8PtrTy() ||
412       !FT->getParamType(2)->isIntegerTy())
413     return nullptr;
414
415   Value *Str1P = CI->getArgOperand(0), *Str2P = CI->getArgOperand(1);
416   if (Str1P == Str2P) // strncmp(x,x,n)  -> 0
417     return ConstantInt::get(CI->getType(), 0);
418
419   // Get the length argument if it is constant.
420   uint64_t Length;
421   if (ConstantInt *LengthArg = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(2)))
422     Length = LengthArg->getZExtValue();
423   else
424     return nullptr;
425
426   if (Length == 0) // strncmp(x,y,0)   -> 0
427     return ConstantInt::get(CI->getType(), 0);
428
429   if (Length == 1) // strncmp(x,y,1) -> memcmp(x,y,1)
430     return EmitMemCmp(Str1P, Str2P, CI->getArgOperand(2), B, DL, TLI);
431
432   StringRef Str1, Str2;
433   bool HasStr1 = getConstantStringInfo(Str1P, Str1);
434   bool HasStr2 = getConstantStringInfo(Str2P, Str2);
435
436   // strncmp(x, y)  -> cnst  (if both x and y are constant strings)
437   if (HasStr1 && HasStr2) {
438     StringRef SubStr1 = Str1.substr(0, Length);
439     StringRef SubStr2 = Str2.substr(0, Length);
440     return ConstantInt::get(CI->getType(), SubStr1.compare(SubStr2));
441   }
442
443   if (HasStr1 && Str1.empty()) // strncmp("", x, n) -> -*x
444     return B.CreateNeg(
445         B.CreateZExt(B.CreateLoad(Str2P, "strcmpload"), CI->getType()));
446
447   if (HasStr2 && Str2.empty()) // strncmp(x, "", n) -> *x
448     return B.CreateZExt(B.CreateLoad(Str1P, "strcmpload"), CI->getType());
449
450   return nullptr;
451 }
452
453 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrCpy(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
454   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
455
456   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, LibFunc::strcpy))
457     return nullptr;
458
459   Value *Dst = CI->getArgOperand(0), *Src = CI->getArgOperand(1);
460   if (Dst == Src) // strcpy(x,x)  -> x
461     return Src;
462
463   // See if we can get the length of the input string.
464   uint64_t Len = GetStringLength(Src);
465   if (Len == 0)
466     return nullptr;
467
468   // We have enough information to now generate the memcpy call to do the
469   // copy for us.  Make a memcpy to copy the nul byte with align = 1.
470   B.CreateMemCpy(Dst, Src,
471                  ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(CI->getContext()), Len), 1);
472   return Dst;
473 }
474
475 Value *LibCallSimplifier::optimizeStpCpy(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
476   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
477   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, LibFunc::stpcpy))
478     return nullptr;
479
480   Value *Dst = CI->getArgOperand(0), *Src = CI->getArgOperand(1);
481   if (Dst == Src) { // stpcpy(x,x)  -> x+strlen(x)
482     Value *StrLen = EmitStrLen(Src, B, DL, TLI);
483     return StrLen ? B.CreateInBoundsGEP(B.getInt8Ty(), Dst, StrLen) : nullptr;
484   }
485
486   // See if we can get the length of the input string.
487   uint64_t Len = GetStringLength(Src);
488   if (Len == 0)
489     return nullptr;
490
491   Type *PT = Callee->getFunctionType()->getParamType(0);
492   Value *LenV = ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(PT), Len);
493   Value *DstEnd =
494       B.CreateGEP(B.getInt8Ty(), Dst, ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(PT), Len - 1));
495
496   // We have enough information to now generate the memcpy call to do the
497   // copy for us.  Make a memcpy to copy the nul byte with align = 1.
498   B.CreateMemCpy(Dst, Src, LenV, 1);
499   return DstEnd;
500 }
501
502 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrNCpy(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
503   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
504   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, LibFunc::strncpy))
505     return nullptr;
506
507   Value *Dst = CI->getArgOperand(0);
508   Value *Src = CI->getArgOperand(1);
509   Value *LenOp = CI->getArgOperand(2);
510
511   // See if we can get the length of the input string.
512   uint64_t SrcLen = GetStringLength(Src);
513   if (SrcLen == 0)
514     return nullptr;
515   --SrcLen;
516
517   if (SrcLen == 0) {
518     // strncpy(x, "", y) -> memset(x, '\0', y, 1)
519     B.CreateMemSet(Dst, B.getInt8('\0'), LenOp, 1);
520     return Dst;
521   }
522
523   uint64_t Len;
524   if (ConstantInt *LengthArg = dyn_cast<ConstantInt>(LenOp))
525     Len = LengthArg->getZExtValue();
526   else
527     return nullptr;
528
529   if (Len == 0)
530     return Dst; // strncpy(x, y, 0) -> x
531
532   // Let strncpy handle the zero padding
533   if (Len > SrcLen + 1)
534     return nullptr;
535
536   Type *PT = Callee->getFunctionType()->getParamType(0);
537   // strncpy(x, s, c) -> memcpy(x, s, c, 1) [s and c are constant]
538   B.CreateMemCpy(Dst, Src, ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(PT), Len), 1);
539
540   return Dst;
541 }
542
543 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrLen(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
544   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
545   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
546   if (FT->getNumParams() != 1 || FT->getParamType(0) != B.getInt8PtrTy() ||
547       !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
548     return nullptr;
549
550   Value *Src = CI->getArgOperand(0);
551
552   // Constant folding: strlen("xyz") -> 3
553   if (uint64_t Len = GetStringLength(Src))
554     return ConstantInt::get(CI->getType(), Len - 1);
555
556   // strlen(x?"foo":"bars") --> x ? 3 : 4
557   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src)) {
558     uint64_t LenTrue = GetStringLength(SI->getTrueValue());
559     uint64_t LenFalse = GetStringLength(SI->getFalseValue());
560     if (LenTrue && LenFalse) {
561       Function *Caller = CI->getParent()->getParent();
562       emitOptimizationRemark(CI->getContext(), "simplify-libcalls", *Caller,
563                              SI->getDebugLoc(),
564                              "folded strlen(select) to select of constants");
565       return B.CreateSelect(SI->getCondition(),
566                             ConstantInt::get(CI->getType(), LenTrue - 1),
567                             ConstantInt::get(CI->getType(), LenFalse - 1));
568     }
569   }
570
571   // strlen(x) != 0 --> *x != 0
572   // strlen(x) == 0 --> *x == 0
573   if (isOnlyUsedInZeroEqualityComparison(CI))
574     return B.CreateZExt(B.CreateLoad(Src, "strlenfirst"), CI->getType());
575
576   return nullptr;
577 }
578
579 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrPBrk(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
580   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
581   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
582   if (FT->getNumParams() != 2 || FT->getParamType(0) != B.getInt8PtrTy() ||
583       FT->getParamType(1) != FT->getParamType(0) ||
584       FT->getReturnType() != FT->getParamType(0))
585     return nullptr;
586
587   StringRef S1, S2;
588   bool HasS1 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), S1);
589   bool HasS2 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), S2);
590
591   // strpbrk(s, "") -> nullptr
592   // strpbrk("", s) -> nullptr
593   if ((HasS1 && S1.empty()) || (HasS2 && S2.empty()))
594     return Constant::getNullValue(CI->getType());
595
596   // Constant folding.
597   if (HasS1 && HasS2) {
598     size_t I = S1.find_first_of(S2);
599     if (I == StringRef::npos) // No match.
600       return Constant::getNullValue(CI->getType());
601
602     return B.CreateGEP(B.getInt8Ty(), CI->getArgOperand(0), B.getInt64(I), "strpbrk");
603   }
604
605   // strpbrk(s, "a") -> strchr(s, 'a')
606   if (HasS2 && S2.size() == 1)
607     return EmitStrChr(CI->getArgOperand(0), S2[0], B, TLI);
608
609   return nullptr;
610 }
611
612 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrTo(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
613   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
614   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
615   if ((FT->getNumParams() != 2 && FT->getNumParams() != 3) ||
616       !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
617       !FT->getParamType(1)->isPointerTy())
618     return nullptr;
619
620   Value *EndPtr = CI->getArgOperand(1);
621   if (isa<ConstantPointerNull>(EndPtr)) {
622     // With a null EndPtr, this function won't capture the main argument.
623     // It would be readonly too, except that it still may write to errno.
624     CI->addAttribute(1, Attribute::NoCapture);
625   }
626
627   return nullptr;
628 }
629
630 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrSpn(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
631   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
632   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
633   if (FT->getNumParams() != 2 || FT->getParamType(0) != B.getInt8PtrTy() ||
634       FT->getParamType(1) != FT->getParamType(0) ||
635       !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
636     return nullptr;
637
638   StringRef S1, S2;
639   bool HasS1 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), S1);
640   bool HasS2 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), S2);
641
642   // strspn(s, "") -> 0
643   // strspn("", s) -> 0
644   if ((HasS1 && S1.empty()) || (HasS2 && S2.empty()))
645     return Constant::getNullValue(CI->getType());
646
647   // Constant folding.
648   if (HasS1 && HasS2) {
649     size_t Pos = S1.find_first_not_of(S2);
650     if (Pos == StringRef::npos)
651       Pos = S1.size();
652     return ConstantInt::get(CI->getType(), Pos);
653   }
654
655   return nullptr;
656 }
657
658 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrCSpn(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
659   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
660   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
661   if (FT->getNumParams() != 2 || FT->getParamType(0) != B.getInt8PtrTy() ||
662       FT->getParamType(1) != FT->getParamType(0) ||
663       !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
664     return nullptr;
665
666   StringRef S1, S2;
667   bool HasS1 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), S1);
668   bool HasS2 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), S2);
669
670   // strcspn("", s) -> 0
671   if (HasS1 && S1.empty())
672     return Constant::getNullValue(CI->getType());
673
674   // Constant folding.
675   if (HasS1 && HasS2) {
676     size_t Pos = S1.find_first_of(S2);
677     if (Pos == StringRef::npos)
678       Pos = S1.size();
679     return ConstantInt::get(CI->getType(), Pos);
680   }
681
682   // strcspn(s, "") -> strlen(s)
683   if (HasS2 && S2.empty())
684     return EmitStrLen(CI->getArgOperand(0), B, DL, TLI);
685
686   return nullptr;
687 }
688
689 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrStr(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
690   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
691   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
692   if (FT->getNumParams() != 2 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
693       !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
694       !FT->getReturnType()->isPointerTy())
695     return nullptr;
696
697   // fold strstr(x, x) -> x.
698   if (CI->getArgOperand(0) == CI->getArgOperand(1))
699     return B.CreateBitCast(CI->getArgOperand(0), CI->getType());
700
701   // fold strstr(a, b) == a -> strncmp(a, b, strlen(b)) == 0
702   if (isOnlyUsedInEqualityComparison(CI, CI->getArgOperand(0))) {
703     Value *StrLen = EmitStrLen(CI->getArgOperand(1), B, DL, TLI);
704     if (!StrLen)
705       return nullptr;
706     Value *StrNCmp = EmitStrNCmp(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
707                                  StrLen, B, DL, TLI);
708     if (!StrNCmp)
709       return nullptr;
710     for (auto UI = CI->user_begin(), UE = CI->user_end(); UI != UE;) {
711       ICmpInst *Old = cast<ICmpInst>(*UI++);
712       Value *Cmp =
713           B.CreateICmp(Old->getPredicate(), StrNCmp,
714                        ConstantInt::getNullValue(StrNCmp->getType()), "cmp");
715       replaceAllUsesWith(Old, Cmp);
716     }
717     return CI;
718   }
719
720   // See if either input string is a constant string.
721   StringRef SearchStr, ToFindStr;
722   bool HasStr1 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), SearchStr);
723   bool HasStr2 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), ToFindStr);
724
725   // fold strstr(x, "") -> x.
726   if (HasStr2 && ToFindStr.empty())
727     return B.CreateBitCast(CI->getArgOperand(0), CI->getType());
728
729   // If both strings are known, constant fold it.
730   if (HasStr1 && HasStr2) {
731     size_t Offset = SearchStr.find(ToFindStr);
732
733     if (Offset == StringRef::npos) // strstr("foo", "bar") -> null
734       return Constant::getNullValue(CI->getType());
735
736     // strstr("abcd", "bc") -> gep((char*)"abcd", 1)
737     Value *Result = CastToCStr(CI->getArgOperand(0), B);
738     Result = B.CreateConstInBoundsGEP1_64(Result, Offset, "strstr");
739     return B.CreateBitCast(Result, CI->getType());
740   }
741
742   // fold strstr(x, "y") -> strchr(x, 'y').
743   if (HasStr2 && ToFindStr.size() == 1) {
744     Value *StrChr = EmitStrChr(CI->getArgOperand(0), ToFindStr[0], B, TLI);
745     return StrChr ? B.CreateBitCast(StrChr, CI->getType()) : nullptr;
746   }
747   return nullptr;
748 }
749
750 Value *LibCallSimplifier::optimizeMemChr(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
751   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
752   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
753   if (FT->getNumParams() != 3 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
754       !FT->getParamType(1)->isIntegerTy(32) ||
755       !FT->getParamType(2)->isIntegerTy() ||
756       !FT->getReturnType()->isPointerTy())
757     return nullptr;
758
759   Value *SrcStr = CI->getArgOperand(0);
760   ConstantInt *CharC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(1));
761   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(2));
762
763   // memchr(x, y, 0) -> null
764   if (LenC && LenC->isNullValue())
765     return Constant::getNullValue(CI->getType());
766
767   // From now on we need at least constant length and string.
768   StringRef Str;
769   if (!LenC || !getConstantStringInfo(SrcStr, Str, 0, /*TrimAtNul=*/false))
770     return nullptr;
771
772   // Truncate the string to LenC. If Str is smaller than LenC we will still only
773   // scan the string, as reading past the end of it is undefined and we can just
774   // return null if we don't find the char.
775   Str = Str.substr(0, LenC->getZExtValue());
776
777   // If the char is variable but the input str and length are not we can turn
778   // this memchr call into a simple bit field test. Of course this only works
779   // when the return value is only checked against null.
780   //
781   // It would be really nice to reuse switch lowering here but we can't change
782   // the CFG at this point.
783   //
784   // memchr("\r\n", C, 2) != nullptr -> (C & ((1 << '\r') | (1 << '\n'))) != 0
785   //   after bounds check.
786   if (!CharC && !Str.empty() && isOnlyUsedInZeroEqualityComparison(CI)) {
787     unsigned char Max =
788         *std::max_element(reinterpret_cast<const unsigned char *>(Str.begin()),
789                           reinterpret_cast<const unsigned char *>(Str.end()));
790
791     // Make sure the bit field we're about to create fits in a register on the
792     // target.
793     // FIXME: On a 64 bit architecture this prevents us from using the
794     // interesting range of alpha ascii chars. We could do better by emitting
795     // two bitfields or shifting the range by 64 if no lower chars are used.
796     if (!DL.fitsInLegalInteger(Max + 1))
797       return nullptr;
798
799     // For the bit field use a power-of-2 type with at least 8 bits to avoid
800     // creating unnecessary illegal types.
801     unsigned char Width = NextPowerOf2(std::max((unsigned char)7, Max));
802
803     // Now build the bit field.
804     APInt Bitfield(Width, 0);
805     for (char C : Str)
806       Bitfield.setBit((unsigned char)C);
807     Value *BitfieldC = B.getInt(Bitfield);
808
809     // First check that the bit field access is within bounds.
810     Value *C = B.CreateZExtOrTrunc(CI->getArgOperand(1), BitfieldC->getType());
811     Value *Bounds = B.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_ULT, C, B.getIntN(Width, Width),
812                                  "memchr.bounds");
813
814     // Create code that checks if the given bit is set in the field.
815     Value *Shl = B.CreateShl(B.getIntN(Width, 1ULL), C);
816     Value *Bits = B.CreateIsNotNull(B.CreateAnd(Shl, BitfieldC), "memchr.bits");
817
818     // Finally merge both checks and cast to pointer type. The inttoptr
819     // implicitly zexts the i1 to intptr type.
820     return B.CreateIntToPtr(B.CreateAnd(Bounds, Bits, "memchr"), CI->getType());
821   }
822
823   // Check if all arguments are constants.  If so, we can constant fold.
824   if (!CharC)
825     return nullptr;
826
827   // Compute the offset.
828   size_t I = Str.find(CharC->getSExtValue() & 0xFF);
829   if (I == StringRef::npos) // Didn't find the char.  memchr returns null.
830     return Constant::getNullValue(CI->getType());
831
832   // memchr(s+n,c,l) -> gep(s+n+i,c)
833   return B.CreateGEP(B.getInt8Ty(), SrcStr, B.getInt64(I), "memchr");
834 }
835
836 Value *LibCallSimplifier::optimizeMemCmp(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
837   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
838   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
839   if (FT->getNumParams() != 3 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
840       !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
841       !FT->getReturnType()->isIntegerTy(32))
842     return nullptr;
843
844   Value *LHS = CI->getArgOperand(0), *RHS = CI->getArgOperand(1);
845
846   if (LHS == RHS) // memcmp(s,s,x) -> 0
847     return Constant::getNullValue(CI->getType());
848
849   // Make sure we have a constant length.
850   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(2));
851   if (!LenC)
852     return nullptr;
853   uint64_t Len = LenC->getZExtValue();
854
855   if (Len == 0) // memcmp(s1,s2,0) -> 0
856     return Constant::getNullValue(CI->getType());
857
858   // memcmp(S1,S2,1) -> *(unsigned char*)LHS - *(unsigned char*)RHS
859   if (Len == 1) {
860     Value *LHSV = B.CreateZExt(B.CreateLoad(CastToCStr(LHS, B), "lhsc"),
861                                CI->getType(), "lhsv");
862     Value *RHSV = B.CreateZExt(B.CreateLoad(CastToCStr(RHS, B), "rhsc"),
863                                CI->getType(), "rhsv");
864     return B.CreateSub(LHSV, RHSV, "chardiff");
865   }
866
867   // memcmp(S1,S2,N/8)==0 -> (*(intN_t*)S1 != *(intN_t*)S2)==0
868   if (DL.isLegalInteger(Len * 8) && isOnlyUsedInZeroEqualityComparison(CI)) {
869
870     IntegerType *IntType = IntegerType::get(CI->getContext(), Len * 8);
871     unsigned PrefAlignment = DL.getPrefTypeAlignment(IntType);
872
873     if (getKnownAlignment(LHS, DL, CI) >= PrefAlignment &&
874         getKnownAlignment(RHS, DL, CI) >= PrefAlignment) {
875
876       Type *LHSPtrTy =
877           IntType->getPointerTo(LHS->getType()->getPointerAddressSpace());
878       Type *RHSPtrTy =
879           IntType->getPointerTo(RHS->getType()->getPointerAddressSpace());
880
881       Value *LHSV = B.CreateLoad(B.CreateBitCast(LHS, LHSPtrTy, "lhsc"), "lhsv");
882       Value *RHSV = B.CreateLoad(B.CreateBitCast(RHS, RHSPtrTy, "rhsc"), "rhsv");
883
884       return B.CreateZExt(B.CreateICmpNE(LHSV, RHSV), CI->getType(), "memcmp");
885     }
886   }
887
888   // Constant folding: memcmp(x, y, l) -> cnst (all arguments are constant)
889   StringRef LHSStr, RHSStr;
890   if (getConstantStringInfo(LHS, LHSStr) &&
891       getConstantStringInfo(RHS, RHSStr)) {
892     // Make sure we're not reading out-of-bounds memory.
893     if (Len > LHSStr.size() || Len > RHSStr.size())
894       return nullptr;
895     // Fold the memcmp and normalize the result.  This way we get consistent
896     // results across multiple platforms.
897     uint64_t Ret = 0;
898     int Cmp = memcmp(LHSStr.data(), RHSStr.data(), Len);
899     if (Cmp < 0)
900       Ret = -1;
901     else if (Cmp > 0)
902       Ret = 1;
903     return ConstantInt::get(CI->getType(), Ret);
904   }
905
906   return nullptr;
907 }
908
909 Value *LibCallSimplifier::optimizeMemCpy(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
910   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
911
912   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, LibFunc::memcpy))
913     return nullptr;
914
915   // memcpy(x, y, n) -> llvm.memcpy(x, y, n, 1)
916   B.CreateMemCpy(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
917                  CI->getArgOperand(2), 1);
918   return CI->getArgOperand(0);
919 }
920
921 Value *LibCallSimplifier::optimizeMemMove(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
922   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
923
924   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, LibFunc::memmove))
925     return nullptr;
926
927   // memmove(x, y, n) -> llvm.memmove(x, y, n, 1)
928   B.CreateMemMove(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
929                   CI->getArgOperand(2), 1);
930   return CI->getArgOperand(0);
931 }
932
933 Value *LibCallSimplifier::optimizeMemSet(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
934   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
935
936   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, LibFunc::memset))
937     return nullptr;
938
939   // memset(p, v, n) -> llvm.memset(p, v, n, 1)
940   Value *Val = B.CreateIntCast(CI->getArgOperand(1), B.getInt8Ty(), false);
941   B.CreateMemSet(CI->getArgOperand(0), Val, CI->getArgOperand(2), 1);
942   return CI->getArgOperand(0);
943 }
944
945 //===----------------------------------------------------------------------===//
946 // Math Library Optimizations
947 //===----------------------------------------------------------------------===//
948
949 /// Return a variant of Val with float type.
950 /// Currently this works in two cases: If Val is an FPExtension of a float
951 /// value to something bigger, simply return the operand.
952 /// If Val is a ConstantFP but can be converted to a float ConstantFP without
953 /// loss of precision do so.
954 static Value *valueHasFloatPrecision(Value *Val) {
955   if (FPExtInst *Cast = dyn_cast<FPExtInst>(Val)) {
956     Value *Op = Cast->getOperand(0);
957     if (Op->getType()->isFloatTy())
958       return Op;
959   }
960   if (ConstantFP *Const = dyn_cast<ConstantFP>(Val)) {
961     APFloat F = Const->getValueAPF();
962     bool losesInfo;
963     (void)F.convert(APFloat::IEEEsingle, APFloat::rmNearestTiesToEven,
964                     &losesInfo);
965     if (!losesInfo)
966       return ConstantFP::get(Const->getContext(), F);
967   }
968   return nullptr;
969 }
970
971 //===----------------------------------------------------------------------===//
972 // Double -> Float Shrinking Optimizations for Unary Functions like 'floor'
973
974 Value *LibCallSimplifier::optimizeUnaryDoubleFP(CallInst *CI, IRBuilder<> &B,
975                                                 bool CheckRetType) {
976   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
977   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
978   if (FT->getNumParams() != 1 || !FT->getReturnType()->isDoubleTy() ||
979       !FT->getParamType(0)->isDoubleTy())
980     return nullptr;
981
982   if (CheckRetType) {
983     // Check if all the uses for function like 'sin' are converted to float.
984     for (User *U : CI->users()) {
985       FPTruncInst *Cast = dyn_cast<FPTruncInst>(U);
986       if (!Cast || !Cast->getType()->isFloatTy())
987         return nullptr;
988     }
989   }
990
991   // If this is something like 'floor((double)floatval)', convert to floorf.
992   Value *V = valueHasFloatPrecision(CI->getArgOperand(0));
993   if (V == nullptr)
994     return nullptr;
995
996   // floor((double)floatval) -> (double)floorf(floatval)
997   if (Callee->isIntrinsic()) {
998     Module *M = CI->getParent()->getParent()->getParent();
999     Intrinsic::ID IID = Callee->getIntrinsicID();
1000     Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, IID, B.getFloatTy());
1001     V = B.CreateCall(F, V);
1002   } else {
1003     // The call is a library call rather than an intrinsic.
1004     V = EmitUnaryFloatFnCall(V, Callee->getName(), B, Callee->getAttributes());
1005   }
1006
1007   return B.CreateFPExt(V, B.getDoubleTy());
1008 }
1009
1010 // Double -> Float Shrinking Optimizations for Binary Functions like 'fmin/fmax'
1011 Value *LibCallSimplifier::optimizeBinaryDoubleFP(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1012   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1013   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1014   // Just make sure this has 2 arguments of the same FP type, which match the
1015   // result type.
1016   if (FT->getNumParams() != 2 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
1017       FT->getParamType(0) != FT->getParamType(1) ||
1018       !FT->getParamType(0)->isFloatingPointTy())
1019     return nullptr;
1020
1021   // If this is something like 'fmin((double)floatval1, (double)floatval2)',
1022   // or fmin(1.0, (double)floatval), then we convert it to fminf.
1023   Value *V1 = valueHasFloatPrecision(CI->getArgOperand(0));
1024   if (V1 == nullptr)
1025     return nullptr;
1026   Value *V2 = valueHasFloatPrecision(CI->getArgOperand(1));
1027   if (V2 == nullptr)
1028     return nullptr;
1029
1030   // fmin((double)floatval1, (double)floatval2)
1031   //                      -> (double)fminf(floatval1, floatval2)
1032   // TODO: Handle intrinsics in the same way as in optimizeUnaryDoubleFP().
1033   Value *V = EmitBinaryFloatFnCall(V1, V2, Callee->getName(), B,
1034                                    Callee->getAttributes());
1035   return B.CreateFPExt(V, B.getDoubleTy());
1036 }
1037
1038 Value *LibCallSimplifier::optimizeCos(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1039   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1040   Value *Ret = nullptr;
1041   StringRef Name = Callee->getName();
1042   if (UnsafeFPShrink && Name == "cos" && hasFloatVersion(Name))
1043     Ret = optimizeUnaryDoubleFP(CI, B, true);
1044
1045   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1046   // Just make sure this has 1 argument of FP type, which matches the
1047   // result type.
1048   if (FT->getNumParams() != 1 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
1049       !FT->getParamType(0)->isFloatingPointTy())
1050     return Ret;
1051
1052   // cos(-x) -> cos(x)
1053   Value *Op1 = CI->getArgOperand(0);
1054   if (BinaryOperator::isFNeg(Op1)) {
1055     BinaryOperator *BinExpr = cast<BinaryOperator>(Op1);
1056     return B.CreateCall(Callee, BinExpr->getOperand(1), "cos");
1057   }
1058   return Ret;
1059 }
1060
1061 Value *LibCallSimplifier::optimizePow(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1062   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1063   Value *Ret = nullptr;
1064   StringRef Name = Callee->getName();
1065   if (UnsafeFPShrink && Name == "pow" && hasFloatVersion(Name))
1066     Ret = optimizeUnaryDoubleFP(CI, B, true);
1067
1068   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1069   // Just make sure this has 2 arguments of the same FP type, which match the
1070   // result type.
1071   if (FT->getNumParams() != 2 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
1072       FT->getParamType(0) != FT->getParamType(1) ||
1073       !FT->getParamType(0)->isFloatingPointTy())
1074     return Ret;
1075
1076   Value *Op1 = CI->getArgOperand(0), *Op2 = CI->getArgOperand(1);
1077   if (ConstantFP *Op1C = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
1078     // pow(1.0, x) -> 1.0
1079     if (Op1C->isExactlyValue(1.0))
1080       return Op1C;
1081     // pow(2.0, x) -> exp2(x)
1082     if (Op1C->isExactlyValue(2.0) &&
1083         hasUnaryFloatFn(TLI, Op1->getType(), LibFunc::exp2, LibFunc::exp2f,
1084                         LibFunc::exp2l))
1085       return EmitUnaryFloatFnCall(Op2, TLI->getName(LibFunc::exp2), B,
1086                                   Callee->getAttributes());
1087     // pow(10.0, x) -> exp10(x)
1088     if (Op1C->isExactlyValue(10.0) &&
1089         hasUnaryFloatFn(TLI, Op1->getType(), LibFunc::exp10, LibFunc::exp10f,
1090                         LibFunc::exp10l))
1091       return EmitUnaryFloatFnCall(Op2, TLI->getName(LibFunc::exp10), B,
1092                                   Callee->getAttributes());
1093   }
1094
1095   bool unsafeFPMath = canUseUnsafeFPMath(CI->getParent()->getParent());
1096
1097   // pow(exp(x), y) -> exp(x*y)
1098   // pow(exp2(x), y) -> exp2(x * y)
1099   // We enable these only under fast-math. Besides rounding
1100   // differences the transformation changes overflow and
1101   // underflow behavior quite dramatically.
1102   // Example: x = 1000, y = 0.001.
1103   // pow(exp(x), y) = pow(inf, 0.001) = inf, whereas exp(x*y) = exp(1).
1104   if (unsafeFPMath) {
1105     if (auto *OpC = dyn_cast<CallInst>(Op1)) {
1106       IRBuilder<>::FastMathFlagGuard Guard(B);
1107       FastMathFlags FMF;
1108       FMF.setUnsafeAlgebra();
1109       B.SetFastMathFlags(FMF);
1110
1111       LibFunc::Func Func;
1112       Function *OpCCallee = OpC->getCalledFunction();
1113       if (OpCCallee && TLI->getLibFunc(OpCCallee->getName(), Func) &&
1114           TLI->has(Func) && (Func == LibFunc::exp || Func == LibFunc::exp2))
1115         return EmitUnaryFloatFnCall(
1116             B.CreateFMul(OpC->getArgOperand(0), Op2, "mul"),
1117             OpCCallee->getName(), B, OpCCallee->getAttributes());
1118     }
1119   }
1120
1121   ConstantFP *Op2C = dyn_cast<ConstantFP>(Op2);
1122   if (!Op2C)
1123     return Ret;
1124
1125   if (Op2C->getValueAPF().isZero()) // pow(x, 0.0) -> 1.0
1126     return ConstantFP::get(CI->getType(), 1.0);
1127
1128   if (Op2C->isExactlyValue(0.5) &&
1129       hasUnaryFloatFn(TLI, Op2->getType(), LibFunc::sqrt, LibFunc::sqrtf,
1130                       LibFunc::sqrtl) &&
1131       hasUnaryFloatFn(TLI, Op2->getType(), LibFunc::fabs, LibFunc::fabsf,
1132                       LibFunc::fabsl)) {
1133
1134     // In -ffast-math, pow(x, 0.5) -> sqrt(x).
1135     if (unsafeFPMath)
1136       return EmitUnaryFloatFnCall(Op1, TLI->getName(LibFunc::sqrt), B,
1137                                   Callee->getAttributes());
1138
1139     // Expand pow(x, 0.5) to (x == -infinity ? +infinity : fabs(sqrt(x))).
1140     // This is faster than calling pow, and still handles negative zero
1141     // and negative infinity correctly.
1142     // TODO: In finite-only mode, this could be just fabs(sqrt(x)).
1143     Value *Inf = ConstantFP::getInfinity(CI->getType());
1144     Value *NegInf = ConstantFP::getInfinity(CI->getType(), true);
1145     Value *Sqrt = EmitUnaryFloatFnCall(Op1, "sqrt", B, Callee->getAttributes());
1146     Value *FAbs =
1147         EmitUnaryFloatFnCall(Sqrt, "fabs", B, Callee->getAttributes());
1148     Value *FCmp = B.CreateFCmpOEQ(Op1, NegInf);
1149     Value *Sel = B.CreateSelect(FCmp, Inf, FAbs);
1150     return Sel;
1151   }
1152
1153   if (Op2C->isExactlyValue(1.0)) // pow(x, 1.0) -> x
1154     return Op1;
1155   if (Op2C->isExactlyValue(2.0)) // pow(x, 2.0) -> x*x
1156     return B.CreateFMul(Op1, Op1, "pow2");
1157   if (Op2C->isExactlyValue(-1.0)) // pow(x, -1.0) -> 1.0/x
1158     return B.CreateFDiv(ConstantFP::get(CI->getType(), 1.0), Op1, "powrecip");
1159   return nullptr;
1160 }
1161
1162 Value *LibCallSimplifier::optimizeExp2(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1163   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1164   Function *Caller = CI->getParent()->getParent();
1165   Value *Ret = nullptr;
1166   StringRef Name = Callee->getName();
1167   if (UnsafeFPShrink && Name == "exp2" && hasFloatVersion(Name))
1168     Ret = optimizeUnaryDoubleFP(CI, B, true);
1169
1170   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1171   // Just make sure this has 1 argument of FP type, which matches the
1172   // result type.
1173   if (FT->getNumParams() != 1 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
1174       !FT->getParamType(0)->isFloatingPointTy())
1175     return Ret;
1176
1177   Value *Op = CI->getArgOperand(0);
1178   // Turn exp2(sitofp(x)) -> ldexp(1.0, sext(x))  if sizeof(x) <= 32
1179   // Turn exp2(uitofp(x)) -> ldexp(1.0, zext(x))  if sizeof(x) < 32
1180   LibFunc::Func LdExp = LibFunc::ldexpl;
1181   if (Op->getType()->isFloatTy())
1182     LdExp = LibFunc::ldexpf;
1183   else if (Op->getType()->isDoubleTy())
1184     LdExp = LibFunc::ldexp;
1185
1186   if (TLI->has(LdExp)) {
1187     Value *LdExpArg = nullptr;
1188     if (SIToFPInst *OpC = dyn_cast<SIToFPInst>(Op)) {
1189       if (OpC->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= 32)
1190         LdExpArg = B.CreateSExt(OpC->getOperand(0), B.getInt32Ty());
1191     } else if (UIToFPInst *OpC = dyn_cast<UIToFPInst>(Op)) {
1192       if (OpC->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() < 32)
1193         LdExpArg = B.CreateZExt(OpC->getOperand(0), B.getInt32Ty());
1194     }
1195
1196     if (LdExpArg) {
1197       Constant *One = ConstantFP::get(CI->getContext(), APFloat(1.0f));
1198       if (!Op->getType()->isFloatTy())
1199         One = ConstantExpr::getFPExtend(One, Op->getType());
1200
1201       Module *M = Caller->getParent();
1202       Value *Callee =
1203           M->getOrInsertFunction(TLI->getName(LdExp), Op->getType(),
1204                                  Op->getType(), B.getInt32Ty(), nullptr);
1205       CallInst *CI = B.CreateCall(Callee, {One, LdExpArg});
1206       if (const Function *F = dyn_cast<Function>(Callee->stripPointerCasts()))
1207         CI->setCallingConv(F->getCallingConv());
1208
1209       return CI;
1210     }
1211   }
1212   return Ret;
1213 }
1214
1215 Value *LibCallSimplifier::optimizeFabs(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1216   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1217   Value *Ret = nullptr;
1218   StringRef Name = Callee->getName();
1219   if (Name == "fabs" && hasFloatVersion(Name))
1220     Ret = optimizeUnaryDoubleFP(CI, B, false);
1221
1222   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1223   // Make sure this has 1 argument of FP type which matches the result type.
1224   if (FT->getNumParams() != 1 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
1225       !FT->getParamType(0)->isFloatingPointTy())
1226     return Ret;
1227
1228   Value *Op = CI->getArgOperand(0);
1229   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Op)) {
1230     // Fold fabs(x * x) -> x * x; any squared FP value must already be positive.
1231     if (I->getOpcode() == Instruction::FMul)
1232       if (I->getOperand(0) == I->getOperand(1))
1233         return Op;
1234   }
1235   return Ret;
1236 }
1237
1238 Value *LibCallSimplifier::optimizeFMinFMax(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1239   // If we can shrink the call to a float function rather than a double
1240   // function, do that first.
1241   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1242   StringRef Name = Callee->getName();
1243   if ((Name == "fmin" && hasFloatVersion(Name)) ||
1244       (Name == "fmax" && hasFloatVersion(Name))) {
1245     Value *Ret = optimizeBinaryDoubleFP(CI, B);
1246     if (Ret)
1247       return Ret;
1248   }
1249
1250   // Make sure this has 2 arguments of FP type which match the result type.
1251   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1252   if (FT->getNumParams() != 2 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
1253       FT->getParamType(0) != FT->getParamType(1) ||
1254       !FT->getParamType(0)->isFloatingPointTy())
1255     return nullptr;
1256
1257   IRBuilder<>::FastMathFlagGuard Guard(B);
1258   FastMathFlags FMF;
1259   Function *F = CI->getParent()->getParent();
1260   if (canUseUnsafeFPMath(F)) {
1261     // Unsafe algebra sets all fast-math-flags to true.
1262     FMF.setUnsafeAlgebra();
1263   } else {
1264     // At a minimum, no-nans-fp-math must be true.
1265     Attribute Attr = F->getFnAttribute("no-nans-fp-math");
1266     if (Attr.getValueAsString() != "true")
1267       return nullptr;
1268     // No-signed-zeros is implied by the definitions of fmax/fmin themselves:
1269     // "Ideally, fmax would be sensitive to the sign of zero, for example
1270     // fmax(-0. 0, +0. 0) would return +0; however, implementation in software
1271     // might be impractical."
1272     FMF.setNoSignedZeros();
1273     FMF.setNoNaNs();
1274   }
1275   B.SetFastMathFlags(FMF);
1276
1277   // We have a relaxed floating-point environment. We can ignore NaN-handling
1278   // and transform to a compare and select. We do not have to consider errno or
1279   // exceptions, because fmin/fmax do not have those.
1280   Value *Op0 = CI->getArgOperand(0);
1281   Value *Op1 = CI->getArgOperand(1);
1282   Value *Cmp = Callee->getName().startswith("fmin") ?
1283     B.CreateFCmpOLT(Op0, Op1) : B.CreateFCmpOGT(Op0, Op1);
1284   return B.CreateSelect(Cmp, Op0, Op1);
1285 }
1286
1287 Value *LibCallSimplifier::optimizeLog(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1288   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1289   Value *Ret = nullptr;
1290   StringRef Name = Callee->getName();
1291   if (UnsafeFPShrink && hasFloatVersion(Name))
1292     Ret = optimizeUnaryDoubleFP(CI, B, true);
1293   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1294
1295   // Just make sure this has 1 argument of FP type, which matches the
1296   // result type.
1297   if (FT->getNumParams() != 1 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
1298       !FT->getParamType(0)->isFloatingPointTy())
1299     return Ret;
1300
1301   if (!canUseUnsafeFPMath(CI->getParent()->getParent()))
1302     return Ret;
1303   Value *Op1 = CI->getArgOperand(0);
1304   auto *OpC = dyn_cast<CallInst>(Op1);
1305   if (!OpC)
1306     return Ret;
1307
1308   // log(pow(x,y)) -> y*log(x)
1309   // This is only applicable to log, log2, log10.
1310   if (Name != "log" && Name != "log2" && Name != "log10")
1311     return Ret;
1312
1313   IRBuilder<>::FastMathFlagGuard Guard(B);
1314   FastMathFlags FMF;
1315   FMF.setUnsafeAlgebra();
1316   B.SetFastMathFlags(FMF);
1317
1318   LibFunc::Func Func;
1319   Function *F = OpC->getCalledFunction();
1320   if (F && ((TLI->getLibFunc(F->getName(), Func) && TLI->has(Func) &&
1321       Func == LibFunc::pow) || F->getIntrinsicID() == Intrinsic::pow))
1322     return B.CreateFMul(OpC->getArgOperand(1),
1323       EmitUnaryFloatFnCall(OpC->getOperand(0), Callee->getName(), B,
1324                            Callee->getAttributes()), "mul");
1325
1326   // log(exp2(y)) -> y*log(2)
1327   if (F && Name == "log" && TLI->getLibFunc(F->getName(), Func) &&
1328       TLI->has(Func) && Func == LibFunc::exp2)
1329     return B.CreateFMul(
1330         OpC->getArgOperand(0),
1331         EmitUnaryFloatFnCall(ConstantFP::get(CI->getType(), 2.0),
1332                              Callee->getName(), B, Callee->getAttributes()),
1333         "logmul");
1334   return Ret;
1335 }
1336
1337 Value *LibCallSimplifier::optimizeSqrt(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1338   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1339   
1340   Value *Ret = nullptr;
1341   if (TLI->has(LibFunc::sqrtf) && (Callee->getName() == "sqrt" ||
1342                                    Callee->getIntrinsicID() == Intrinsic::sqrt))
1343     Ret = optimizeUnaryDoubleFP(CI, B, true);
1344   if (!canUseUnsafeFPMath(CI->getParent()->getParent()))
1345     return Ret;
1346
1347   Value *Op = CI->getArgOperand(0);
1348   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Op)) {
1349     if (I->getOpcode() == Instruction::FMul && I->hasUnsafeAlgebra()) {
1350       // We're looking for a repeated factor in a multiplication tree,
1351       // so we can do this fold: sqrt(x * x) -> fabs(x);
1352       // or this fold: sqrt(x * x * y) -> fabs(x) * sqrt(y).
1353       Value *Op0 = I->getOperand(0);
1354       Value *Op1 = I->getOperand(1);
1355       Value *RepeatOp = nullptr;
1356       Value *OtherOp = nullptr;
1357       if (Op0 == Op1) {
1358         // Simple match: the operands of the multiply are identical.
1359         RepeatOp = Op0;
1360       } else {
1361         // Look for a more complicated pattern: one of the operands is itself
1362         // a multiply, so search for a common factor in that multiply.
1363         // Note: We don't bother looking any deeper than this first level or for
1364         // variations of this pattern because instcombine's visitFMUL and/or the
1365         // reassociation pass should give us this form.
1366         Value *OtherMul0, *OtherMul1;
1367         if (match(Op0, m_FMul(m_Value(OtherMul0), m_Value(OtherMul1)))) {
1368           // Pattern: sqrt((x * y) * z)
1369           if (OtherMul0 == OtherMul1) {
1370             // Matched: sqrt((x * x) * z)
1371             RepeatOp = OtherMul0;
1372             OtherOp = Op1;
1373           }
1374         }
1375       }
1376       if (RepeatOp) {
1377         // Fast math flags for any created instructions should match the sqrt
1378         // and multiply.
1379         // FIXME: We're not checking the sqrt because it doesn't have
1380         // fast-math-flags (see earlier comment).
1381         IRBuilder<>::FastMathFlagGuard Guard(B);
1382         B.SetFastMathFlags(I->getFastMathFlags());
1383         // If we found a repeated factor, hoist it out of the square root and
1384         // replace it with the fabs of that factor.
1385         Module *M = Callee->getParent();
1386         Type *ArgType = Op->getType();
1387         Value *Fabs = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::fabs, ArgType);
1388         Value *FabsCall = B.CreateCall(Fabs, RepeatOp, "fabs");
1389         if (OtherOp) {
1390           // If we found a non-repeated factor, we still need to get its square
1391           // root. We then multiply that by the value that was simplified out
1392           // of the square root calculation.
1393           Value *Sqrt = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::sqrt, ArgType);
1394           Value *SqrtCall = B.CreateCall(Sqrt, OtherOp, "sqrt");
1395           return B.CreateFMul(FabsCall, SqrtCall);
1396         }
1397         return FabsCall;
1398       }
1399     }
1400   }
1401   return Ret;
1402 }
1403
1404 Value *LibCallSimplifier::optimizeTan(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1405   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1406   Value *Ret = nullptr;
1407   StringRef Name = Callee->getName();
1408   if (UnsafeFPShrink && Name == "tan" && hasFloatVersion(Name))
1409     Ret = optimizeUnaryDoubleFP(CI, B, true);
1410   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1411
1412   // Just make sure this has 1 argument of FP type, which matches the
1413   // result type.
1414   if (FT->getNumParams() != 1 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
1415       !FT->getParamType(0)->isFloatingPointTy())
1416     return Ret;
1417
1418   if (!canUseUnsafeFPMath(CI->getParent()->getParent()))
1419     return Ret;
1420   Value *Op1 = CI->getArgOperand(0);
1421   auto *OpC = dyn_cast<CallInst>(Op1);
1422   if (!OpC)
1423     return Ret;
1424
1425   // tan(atan(x)) -> x
1426   // tanf(atanf(x)) -> x
1427   // tanl(atanl(x)) -> x
1428   LibFunc::Func Func;
1429   Function *F = OpC->getCalledFunction();
1430   if (F && TLI->getLibFunc(F->getName(), Func) && TLI->has(Func) &&
1431       ((Func == LibFunc::atan && Callee->getName() == "tan") ||
1432        (Func == LibFunc::atanf && Callee->getName() == "tanf") ||
1433        (Func == LibFunc::atanl && Callee->getName() == "tanl")))
1434     Ret = OpC->getArgOperand(0);
1435   return Ret;
1436 }
1437
1438 static bool isTrigLibCall(CallInst *CI);
1439 static void insertSinCosCall(IRBuilder<> &B, Function *OrigCallee, Value *Arg,
1440                              bool UseFloat, Value *&Sin, Value *&Cos,
1441                              Value *&SinCos);
1442
1443 Value *LibCallSimplifier::optimizeSinCosPi(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1444
1445   // Make sure the prototype is as expected, otherwise the rest of the
1446   // function is probably invalid and likely to abort.
1447   if (!isTrigLibCall(CI))
1448     return nullptr;
1449
1450   Value *Arg = CI->getArgOperand(0);
1451   SmallVector<CallInst *, 1> SinCalls;
1452   SmallVector<CallInst *, 1> CosCalls;
1453   SmallVector<CallInst *, 1> SinCosCalls;
1454
1455   bool IsFloat = Arg->getType()->isFloatTy();
1456
1457   // Look for all compatible sinpi, cospi and sincospi calls with the same
1458   // argument. If there are enough (in some sense) we can make the
1459   // substitution.
1460   for (User *U : Arg->users())
1461     classifyArgUse(U, CI->getParent(), IsFloat, SinCalls, CosCalls,
1462                    SinCosCalls);
1463
1464   // It's only worthwhile if both sinpi and cospi are actually used.
1465   if (SinCosCalls.empty() && (SinCalls.empty() || CosCalls.empty()))
1466     return nullptr;
1467
1468   Value *Sin, *Cos, *SinCos;
1469   insertSinCosCall(B, CI->getCalledFunction(), Arg, IsFloat, Sin, Cos, SinCos);
1470
1471   replaceTrigInsts(SinCalls, Sin);
1472   replaceTrigInsts(CosCalls, Cos);
1473   replaceTrigInsts(SinCosCalls, SinCos);
1474
1475   return nullptr;
1476 }
1477
1478 static bool isTrigLibCall(CallInst *CI) {
1479   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1480   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1481
1482   // We can only hope to do anything useful if we can ignore things like errno
1483   // and floating-point exceptions.
1484   bool AttributesSafe =
1485       CI->hasFnAttr(Attribute::NoUnwind) && CI->hasFnAttr(Attribute::ReadNone);
1486
1487   // Other than that we need float(float) or double(double)
1488   return AttributesSafe && FT->getNumParams() == 1 &&
1489          FT->getReturnType() == FT->getParamType(0) &&
1490          (FT->getParamType(0)->isFloatTy() ||
1491           FT->getParamType(0)->isDoubleTy());
1492 }
1493
1494 void
1495 LibCallSimplifier::classifyArgUse(Value *Val, BasicBlock *BB, bool IsFloat,
1496                                   SmallVectorImpl<CallInst *> &SinCalls,
1497                                   SmallVectorImpl<CallInst *> &CosCalls,
1498                                   SmallVectorImpl<CallInst *> &SinCosCalls) {
1499   CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(Val);
1500
1501   if (!CI)
1502     return;
1503
1504   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1505   LibFunc::Func Func;
1506   if (!Callee || !TLI->getLibFunc(Callee->getName(), Func) || !TLI->has(Func) ||
1507       !isTrigLibCall(CI))
1508     return;
1509
1510   if (IsFloat) {
1511     if (Func == LibFunc::sinpif)
1512       SinCalls.push_back(CI);
1513     else if (Func == LibFunc::cospif)
1514       CosCalls.push_back(CI);
1515     else if (Func == LibFunc::sincospif_stret)
1516       SinCosCalls.push_back(CI);
1517   } else {
1518     if (Func == LibFunc::sinpi)
1519       SinCalls.push_back(CI);
1520     else if (Func == LibFunc::cospi)
1521       CosCalls.push_back(CI);
1522     else if (Func == LibFunc::sincospi_stret)
1523       SinCosCalls.push_back(CI);
1524   }
1525 }
1526
1527 void LibCallSimplifier::replaceTrigInsts(SmallVectorImpl<CallInst *> &Calls,
1528                                          Value *Res) {
1529   for (CallInst *C : Calls)
1530     replaceAllUsesWith(C, Res);
1531 }
1532
1533 void insertSinCosCall(IRBuilder<> &B, Function *OrigCallee, Value *Arg,
1534                       bool UseFloat, Value *&Sin, Value *&Cos, Value *&SinCos) {
1535   Type *ArgTy = Arg->getType();
1536   Type *ResTy;
1537   StringRef Name;
1538
1539   Triple T(OrigCallee->getParent()->getTargetTriple());
1540   if (UseFloat) {
1541     Name = "__sincospif_stret";
1542
1543     assert(T.getArch() != Triple::x86 && "x86 messy and unsupported for now");
1544     // x86_64 can't use {float, float} since that would be returned in both
1545     // xmm0 and xmm1, which isn't what a real struct would do.
1546     ResTy = T.getArch() == Triple::x86_64
1547                 ? static_cast<Type *>(VectorType::get(ArgTy, 2))
1548                 : static_cast<Type *>(StructType::get(ArgTy, ArgTy, nullptr));
1549   } else {
1550     Name = "__sincospi_stret";
1551     ResTy = StructType::get(ArgTy, ArgTy, nullptr);
1552   }
1553
1554   Module *M = OrigCallee->getParent();
1555   Value *Callee = M->getOrInsertFunction(Name, OrigCallee->getAttributes(),
1556                                          ResTy, ArgTy, nullptr);
1557
1558   if (Instruction *ArgInst = dyn_cast<Instruction>(Arg)) {
1559     // If the argument is an instruction, it must dominate all uses so put our
1560     // sincos call there.
1561     B.SetInsertPoint(ArgInst->getParent(), ++ArgInst->getIterator());
1562   } else {
1563     // Otherwise (e.g. for a constant) the beginning of the function is as
1564     // good a place as any.
1565     BasicBlock &EntryBB = B.GetInsertBlock()->getParent()->getEntryBlock();
1566     B.SetInsertPoint(&EntryBB, EntryBB.begin());
1567   }
1568
1569   SinCos = B.CreateCall(Callee, Arg, "sincospi");
1570
1571   if (SinCos->getType()->isStructTy()) {
1572     Sin = B.CreateExtractValue(SinCos, 0, "sinpi");
1573     Cos = B.CreateExtractValue(SinCos, 1, "cospi");
1574   } else {
1575     Sin = B.CreateExtractElement(SinCos, ConstantInt::get(B.getInt32Ty(), 0),
1576                                  "sinpi");
1577     Cos = B.CreateExtractElement(SinCos, ConstantInt::get(B.getInt32Ty(), 1),
1578                                  "cospi");
1579   }
1580 }
1581
1582 //===----------------------------------------------------------------------===//
1583 // Integer Library Call Optimizations
1584 //===----------------------------------------------------------------------===//
1585
1586 static bool checkIntUnaryReturnAndParam(Function *Callee) {
1587   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1588   return FT->getNumParams() == 1 && FT->getReturnType()->isIntegerTy(32) &&
1589     FT->getParamType(0)->isIntegerTy();
1590 }
1591
1592 Value *LibCallSimplifier::optimizeFFS(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1593   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1594   if (!checkIntUnaryReturnAndParam(Callee))
1595     return nullptr;
1596   Value *Op = CI->getArgOperand(0);
1597
1598   // Constant fold.
1599   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
1600     if (CI->isZero()) // ffs(0) -> 0.
1601       return B.getInt32(0);
1602     // ffs(c) -> cttz(c)+1
1603     return B.getInt32(CI->getValue().countTrailingZeros() + 1);
1604   }
1605
1606   // ffs(x) -> x != 0 ? (i32)llvm.cttz(x)+1 : 0
1607   Type *ArgType = Op->getType();
1608   Value *F =
1609       Intrinsic::getDeclaration(Callee->getParent(), Intrinsic::cttz, ArgType);
1610   Value *V = B.CreateCall(F, {Op, B.getTrue()}, "cttz");
1611   V = B.CreateAdd(V, ConstantInt::get(V->getType(), 1));
1612   V = B.CreateIntCast(V, B.getInt32Ty(), false);
1613
1614   Value *Cond = B.CreateICmpNE(Op, Constant::getNullValue(ArgType));
1615   return B.CreateSelect(Cond, V, B.getInt32(0));
1616 }
1617
1618 Value *LibCallSimplifier::optimizeAbs(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1619   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1620   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1621   // We require integer(integer) where the types agree.
1622   if (FT->getNumParams() != 1 || !FT->getReturnType()->isIntegerTy() ||
1623       FT->getParamType(0) != FT->getReturnType())
1624     return nullptr;
1625
1626   // abs(x) -> x >s -1 ? x : -x
1627   Value *Op = CI->getArgOperand(0);
1628   Value *Pos =
1629       B.CreateICmpSGT(Op, Constant::getAllOnesValue(Op->getType()), "ispos");
1630   Value *Neg = B.CreateNeg(Op, "neg");
1631   return B.CreateSelect(Pos, Op, Neg);
1632 }
1633
1634 Value *LibCallSimplifier::optimizeIsDigit(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1635   if (!checkIntUnaryReturnAndParam(CI->getCalledFunction()))
1636     return nullptr;
1637
1638   // isdigit(c) -> (c-'0') <u 10
1639   Value *Op = CI->getArgOperand(0);
1640   Op = B.CreateSub(Op, B.getInt32('0'), "isdigittmp");
1641   Op = B.CreateICmpULT(Op, B.getInt32(10), "isdigit");
1642   return B.CreateZExt(Op, CI->getType());
1643 }
1644
1645 Value *LibCallSimplifier::optimizeIsAscii(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1646   if (!checkIntUnaryReturnAndParam(CI->getCalledFunction()))
1647     return nullptr;
1648
1649   // isascii(c) -> c <u 128
1650   Value *Op = CI->getArgOperand(0);
1651   Op = B.CreateICmpULT(Op, B.getInt32(128), "isascii");
1652   return B.CreateZExt(Op, CI->getType());
1653 }
1654
1655 Value *LibCallSimplifier::optimizeToAscii(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1656   if (!checkIntUnaryReturnAndParam(CI->getCalledFunction()))
1657     return nullptr;
1658
1659   // toascii(c) -> c & 0x7f
1660   return B.CreateAnd(CI->getArgOperand(0),
1661                      ConstantInt::get(CI->getType(), 0x7F));
1662 }
1663
1664 //===----------------------------------------------------------------------===//
1665 // Formatting and IO Library Call Optimizations
1666 //===----------------------------------------------------------------------===//
1667
1668 static bool isReportingError(Function *Callee, CallInst *CI, int StreamArg);
1669
1670 Value *LibCallSimplifier::optimizeErrorReporting(CallInst *CI, IRBuilder<> &B,
1671                                                  int StreamArg) {
1672   // Error reporting calls should be cold, mark them as such.
1673   // This applies even to non-builtin calls: it is only a hint and applies to
1674   // functions that the frontend might not understand as builtins.
1675
1676   // This heuristic was suggested in:
1677   // Improving Static Branch Prediction in a Compiler
1678   // Brian L. Deitrich, Ben-Chung Cheng, Wen-mei W. Hwu
1679   // Proceedings of PACT'98, Oct. 1998, IEEE
1680   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1681
1682   if (!CI->hasFnAttr(Attribute::Cold) &&
1683       isReportingError(Callee, CI, StreamArg)) {
1684     CI->addAttribute(AttributeSet::FunctionIndex, Attribute::Cold);
1685   }
1686
1687   return nullptr;
1688 }
1689
1690 static bool isReportingError(Function *Callee, CallInst *CI, int StreamArg) {
1691   if (!ColdErrorCalls || !Callee || !Callee->isDeclaration())
1692     return false;
1693
1694   if (StreamArg < 0)
1695     return true;
1696
1697   // These functions might be considered cold, but only if their stream
1698   // argument is stderr.
1699
1700   if (StreamArg >= (int)CI->getNumArgOperands())
1701     return false;
1702   LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(CI->getArgOperand(StreamArg));
1703   if (!LI)
1704     return false;
1705   GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(LI->getPointerOperand());
1706   if (!GV || !GV->isDeclaration())
1707     return false;
1708   return GV->getName() == "stderr";
1709 }
1710
1711 Value *LibCallSimplifier::optimizePrintFString(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1712   // Check for a fixed format string.
1713   StringRef FormatStr;
1714   if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), FormatStr))
1715     return nullptr;
1716
1717   // Empty format string -> noop.
1718   if (FormatStr.empty()) // Tolerate printf's declared void.
1719     return CI->use_empty() ? (Value *)CI : ConstantInt::get(CI->getType(), 0);
1720
1721   // Do not do any of the following transformations if the printf return value
1722   // is used, in general the printf return value is not compatible with either
1723   // putchar() or puts().
1724   if (!CI->use_empty())
1725     return nullptr;
1726
1727   // printf("x") -> putchar('x'), even for '%'.
1728   if (FormatStr.size() == 1) {
1729     Value *Res = EmitPutChar(B.getInt32(FormatStr[0]), B, TLI);
1730     if (CI->use_empty() || !Res)
1731       return Res;
1732     return B.CreateIntCast(Res, CI->getType(), true);
1733   }
1734
1735   // printf("foo\n") --> puts("foo")
1736   if (FormatStr[FormatStr.size() - 1] == '\n' &&
1737       FormatStr.find('%') == StringRef::npos) { // No format characters.
1738     // Create a string literal with no \n on it.  We expect the constant merge
1739     // pass to be run after this pass, to merge duplicate strings.
1740     FormatStr = FormatStr.drop_back();
1741     Value *GV = B.CreateGlobalString(FormatStr, "str");
1742     Value *NewCI = EmitPutS(GV, B, TLI);
1743     return (CI->use_empty() || !NewCI)
1744                ? NewCI
1745                : ConstantInt::get(CI->getType(), FormatStr.size() + 1);
1746   }
1747
1748   // Optimize specific format strings.
1749   // printf("%c", chr) --> putchar(chr)
1750   if (FormatStr == "%c" && CI->getNumArgOperands() > 1 &&
1751       CI->getArgOperand(1)->getType()->isIntegerTy()) {
1752     Value *Res = EmitPutChar(CI->getArgOperand(1), B, TLI);
1753
1754     if (CI->use_empty() || !Res)
1755       return Res;
1756     return B.CreateIntCast(Res, CI->getType(), true);
1757   }
1758
1759   // printf("%s\n", str) --> puts(str)
1760   if (FormatStr == "%s\n" && CI->getNumArgOperands() > 1 &&
1761       CI->getArgOperand(1)->getType()->isPointerTy()) {
1762     return EmitPutS(CI->getArgOperand(1), B, TLI);
1763   }
1764   return nullptr;
1765 }
1766
1767 Value *LibCallSimplifier::optimizePrintF(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1768
1769   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1770   // Require one fixed pointer argument and an integer/void result.
1771   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1772   if (FT->getNumParams() < 1 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1773       !(FT->getReturnType()->isIntegerTy() || FT->getReturnType()->isVoidTy()))
1774     return nullptr;
1775
1776   if (Value *V = optimizePrintFString(CI, B)) {
1777     return V;
1778   }
1779
1780   // printf(format, ...) -> iprintf(format, ...) if no floating point
1781   // arguments.
1782   if (TLI->has(LibFunc::iprintf) && !callHasFloatingPointArgument(CI)) {
1783     Module *M = B.GetInsertBlock()->getParent()->getParent();
1784     Constant *IPrintFFn =
1785         M->getOrInsertFunction("iprintf", FT, Callee->getAttributes());
1786     CallInst *New = cast<CallInst>(CI->clone());
1787     New->setCalledFunction(IPrintFFn);
1788     B.Insert(New);
1789     return New;
1790   }
1791   return nullptr;
1792 }
1793
1794 Value *LibCallSimplifier::optimizeSPrintFString(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1795   // Check for a fixed format string.
1796   StringRef FormatStr;
1797   if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), FormatStr))
1798     return nullptr;
1799
1800   // If we just have a format string (nothing else crazy) transform it.
1801   if (CI->getNumArgOperands() == 2) {
1802     // Make sure there's no % in the constant array.  We could try to handle
1803     // %% -> % in the future if we cared.
1804     for (unsigned i = 0, e = FormatStr.size(); i != e; ++i)
1805       if (FormatStr[i] == '%')
1806         return nullptr; // we found a format specifier, bail out.
1807
1808     // sprintf(str, fmt) -> llvm.memcpy(str, fmt, strlen(fmt)+1, 1)
1809     B.CreateMemCpy(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
1810                    ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(CI->getContext()),
1811                                     FormatStr.size() + 1),
1812                    1); // Copy the null byte.
1813     return ConstantInt::get(CI->getType(), FormatStr.size());
1814   }
1815
1816   // The remaining optimizations require the format string to be "%s" or "%c"
1817   // and have an extra operand.
1818   if (FormatStr.size() != 2 || FormatStr[0] != '%' ||
1819       CI->getNumArgOperands() < 3)
1820     return nullptr;
1821
1822   // Decode the second character of the format string.
1823   if (FormatStr[1] == 'c') {
1824     // sprintf(dst, "%c", chr) --> *(i8*)dst = chr; *((i8*)dst+1) = 0
1825     if (!CI->getArgOperand(2)->getType()->isIntegerTy())
1826       return nullptr;
1827     Value *V = B.CreateTrunc(CI->getArgOperand(2), B.getInt8Ty(), "char");
1828     Value *Ptr = CastToCStr(CI->getArgOperand(0), B);
1829     B.CreateStore(V, Ptr);
1830     Ptr = B.CreateGEP(B.getInt8Ty(), Ptr, B.getInt32(1), "nul");
1831     B.CreateStore(B.getInt8(0), Ptr);
1832
1833     return ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
1834   }
1835
1836   if (FormatStr[1] == 's') {
1837     // sprintf(dest, "%s", str) -> llvm.memcpy(dest, str, strlen(str)+1, 1)
1838     if (!CI->getArgOperand(2)->getType()->isPointerTy())
1839       return nullptr;
1840
1841     Value *Len = EmitStrLen(CI->getArgOperand(2), B, DL, TLI);
1842     if (!Len)
1843       return nullptr;
1844     Value *IncLen =
1845         B.CreateAdd(Len, ConstantInt::get(Len->getType(), 1), "leninc");
1846     B.CreateMemCpy(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(2), IncLen, 1);
1847
1848     // The sprintf result is the unincremented number of bytes in the string.
1849     return B.CreateIntCast(Len, CI->getType(), false);
1850   }
1851   return nullptr;
1852 }
1853
1854 Value *LibCallSimplifier::optimizeSPrintF(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1855   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1856   // Require two fixed pointer arguments and an integer result.
1857   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1858   if (FT->getNumParams() != 2 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1859       !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
1860       !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
1861     return nullptr;
1862
1863   if (Value *V = optimizeSPrintFString(CI, B)) {
1864     return V;
1865   }
1866
1867   // sprintf(str, format, ...) -> siprintf(str, format, ...) if no floating
1868   // point arguments.
1869   if (TLI->has(LibFunc::siprintf) && !callHasFloatingPointArgument(CI)) {
1870     Module *M = B.GetInsertBlock()->getParent()->getParent();
1871     Constant *SIPrintFFn =
1872         M->getOrInsertFunction("siprintf", FT, Callee->getAttributes());
1873     CallInst *New = cast<CallInst>(CI->clone());
1874     New->setCalledFunction(SIPrintFFn);
1875     B.Insert(New);
1876     return New;
1877   }
1878   return nullptr;
1879 }
1880
1881 Value *LibCallSimplifier::optimizeFPrintFString(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1882   optimizeErrorReporting(CI, B, 0);
1883
1884   // All the optimizations depend on the format string.
1885   StringRef FormatStr;
1886   if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), FormatStr))
1887     return nullptr;
1888
1889   // Do not do any of the following transformations if the fprintf return
1890   // value is used, in general the fprintf return value is not compatible
1891   // with fwrite(), fputc() or fputs().
1892   if (!CI->use_empty())
1893     return nullptr;
1894
1895   // fprintf(F, "foo") --> fwrite("foo", 3, 1, F)
1896   if (CI->getNumArgOperands() == 2) {
1897     for (unsigned i = 0, e = FormatStr.size(); i != e; ++i)
1898       if (FormatStr[i] == '%') // Could handle %% -> % if we cared.
1899         return nullptr;        // We found a format specifier.
1900
1901     return EmitFWrite(
1902         CI->getArgOperand(1),
1903         ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(CI->getContext()), FormatStr.size()),
1904         CI->getArgOperand(0), B, DL, TLI);
1905   }
1906
1907   // The remaining optimizations require the format string to be "%s" or "%c"
1908   // and have an extra operand.
1909   if (FormatStr.size() != 2 || FormatStr[0] != '%' ||
1910       CI->getNumArgOperands() < 3)
1911     return nullptr;
1912
1913   // Decode the second character of the format string.
1914   if (FormatStr[1] == 'c') {
1915     // fprintf(F, "%c", chr) --> fputc(chr, F)
1916     if (!CI->getArgOperand(2)->getType()->isIntegerTy())
1917       return nullptr;
1918     return EmitFPutC(CI->getArgOperand(2), CI->getArgOperand(0), B, TLI);
1919   }
1920
1921   if (FormatStr[1] == 's') {
1922     // fprintf(F, "%s", str) --> fputs(str, F)
1923     if (!CI->getArgOperand(2)->getType()->isPointerTy())
1924       return nullptr;
1925     return EmitFPutS(CI->getArgOperand(2), CI->getArgOperand(0), B, TLI);
1926   }
1927   return nullptr;
1928 }
1929
1930 Value *LibCallSimplifier::optimizeFPrintF(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1931   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1932   // Require two fixed paramters as pointers and integer result.
1933   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1934   if (FT->getNumParams() != 2 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1935       !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
1936       !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
1937     return nullptr;
1938
1939   if (Value *V = optimizeFPrintFString(CI, B)) {
1940     return V;
1941   }
1942
1943   // fprintf(stream, format, ...) -> fiprintf(stream, format, ...) if no
1944   // floating point arguments.
1945   if (TLI->has(LibFunc::fiprintf) && !callHasFloatingPointArgument(CI)) {
1946     Module *M = B.GetInsertBlock()->getParent()->getParent();
1947     Constant *FIPrintFFn =
1948         M->getOrInsertFunction("fiprintf", FT, Callee->getAttributes());
1949     CallInst *New = cast<CallInst>(CI->clone());
1950     New->setCalledFunction(FIPrintFFn);
1951     B.Insert(New);
1952     return New;
1953   }
1954   return nullptr;
1955 }
1956
1957 Value *LibCallSimplifier::optimizeFWrite(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1958   optimizeErrorReporting(CI, B, 3);
1959
1960   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1961   // Require a pointer, an integer, an integer, a pointer, returning integer.
1962   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1963   if (FT->getNumParams() != 4 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1964       !FT->getParamType(1)->isIntegerTy() ||
1965       !FT->getParamType(2)->isIntegerTy() ||
1966       !FT->getParamType(3)->isPointerTy() ||
1967       !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
1968     return nullptr;
1969
1970   // Get the element size and count.
1971   ConstantInt *SizeC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(1));
1972   ConstantInt *CountC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(2));
1973   if (!SizeC || !CountC)
1974     return nullptr;
1975   uint64_t Bytes = SizeC->getZExtValue() * CountC->getZExtValue();
1976
1977   // If this is writing zero records, remove the call (it's a noop).
1978   if (Bytes == 0)
1979     return ConstantInt::get(CI->getType(), 0);
1980
1981   // If this is writing one byte, turn it into fputc.
1982   // This optimisation is only valid, if the return value is unused.
1983   if (Bytes == 1 && CI->use_empty()) { // fwrite(S,1,1,F) -> fputc(S[0],F)
1984     Value *Char = B.CreateLoad(CastToCStr(CI->getArgOperand(0), B), "char");
1985     Value *NewCI = EmitFPutC(Char, CI->getArgOperand(3), B, TLI);
1986     return NewCI ? ConstantInt::get(CI->getType(), 1) : nullptr;
1987   }
1988
1989   return nullptr;
1990 }
1991
1992 Value *LibCallSimplifier::optimizeFPuts(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1993   optimizeErrorReporting(CI, B, 1);
1994
1995   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1996
1997   // Require two pointers.  Also, we can't optimize if return value is used.
1998   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1999   if (FT->getNumParams() != 2 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
2000       !FT->getParamType(1)->isPointerTy() || !CI->use_empty())
2001     return nullptr;
2002
2003   // fputs(s,F) --> fwrite(s,1,strlen(s),F)
2004   uint64_t Len = GetStringLength(CI->getArgOperand(0));
2005   if (!Len)
2006     return nullptr;
2007
2008   // Known to have no uses (see above).
2009   return EmitFWrite(
2010       CI->getArgOperand(0),
2011       ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(CI->getContext()), Len - 1),
2012       CI->getArgOperand(1), B, DL, TLI);
2013 }
2014
2015 Value *LibCallSimplifier::optimizePuts(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
2016   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2017   // Require one fixed pointer argument and an integer/void result.
2018   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
2019   if (FT->getNumParams() < 1 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
2020       !(FT->getReturnType()->isIntegerTy() || FT->getReturnType()->isVoidTy()))
2021     return nullptr;
2022
2023   // Check for a constant string.
2024   StringRef Str;
2025   if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), Str))
2026     return nullptr;
2027
2028   if (Str.empty() && CI->use_empty()) {
2029     // puts("") -> putchar('\n')
2030     Value *Res = EmitPutChar(B.getInt32('\n'), B, TLI);
2031     if (CI->use_empty() || !Res)
2032       return Res;
2033     return B.CreateIntCast(Res, CI->getType(), true);
2034   }
2035
2036   return nullptr;
2037 }
2038
2039 bool LibCallSimplifier::hasFloatVersion(StringRef FuncName) {
2040   LibFunc::Func Func;
2041   SmallString<20> FloatFuncName = FuncName;
2042   FloatFuncName += 'f';
2043   if (TLI->getLibFunc(FloatFuncName, Func))
2044     return TLI->has(Func);
2045   return false;
2046 }
2047
2048 Value *LibCallSimplifier::optimizeStringMemoryLibCall(CallInst *CI,
2049                                                       IRBuilder<> &Builder) {
2050   LibFunc::Func Func;
2051   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2052   StringRef FuncName = Callee->getName();
2053
2054   // Check for string/memory library functions.
2055   if (TLI->getLibFunc(FuncName, Func) && TLI->has(Func)) {
2056     // Make sure we never change the calling convention.
2057     assert((ignoreCallingConv(Func) ||
2058             CI->getCallingConv() == llvm::CallingConv::C) &&
2059       "Optimizing string/memory libcall would change the calling convention");
2060     switch (Func) {
2061     case LibFunc::strcat:
2062       return optimizeStrCat(CI, Builder);
2063     case LibFunc::strncat:
2064       return optimizeStrNCat(CI, Builder);
2065     case LibFunc::strchr:
2066       return optimizeStrChr(CI, Builder);
2067     case LibFunc::strrchr:
2068       return optimizeStrRChr(CI, Builder);
2069     case LibFunc::strcmp:
2070       return optimizeStrCmp(CI, Builder);
2071     case LibFunc::strncmp:
2072       return optimizeStrNCmp(CI, Builder);
2073     case LibFunc::strcpy:
2074       return optimizeStrCpy(CI, Builder);
2075     case LibFunc::stpcpy:
2076       return optimizeStpCpy(CI, Builder);
2077     case LibFunc::strncpy:
2078       return optimizeStrNCpy(CI, Builder);
2079     case LibFunc::strlen:
2080       return optimizeStrLen(CI, Builder);
2081     case LibFunc::strpbrk:
2082       return optimizeStrPBrk(CI, Builder);
2083     case LibFunc::strtol:
2084     case LibFunc::strtod:
2085     case LibFunc::strtof:
2086     case LibFunc::strtoul:
2087     case LibFunc::strtoll:
2088     case LibFunc::strtold:
2089     case LibFunc::strtoull:
2090       return optimizeStrTo(CI, Builder);
2091     case LibFunc::strspn:
2092       return optimizeStrSpn(CI, Builder);
2093     case LibFunc::strcspn:
2094       return optimizeStrCSpn(CI, Builder);
2095     case LibFunc::strstr:
2096       return optimizeStrStr(CI, Builder);
2097     case LibFunc::memchr:
2098       return optimizeMemChr(CI, Builder);
2099     case LibFunc::memcmp:
2100       return optimizeMemCmp(CI, Builder);
2101     case LibFunc::memcpy:
2102       return optimizeMemCpy(CI, Builder);
2103     case LibFunc::memmove:
2104       return optimizeMemMove(CI, Builder);
2105     case LibFunc::memset:
2106       return optimizeMemSet(CI, Builder);
2107     default:
2108       break;
2109     }
2110   }
2111   return nullptr;
2112 }
2113
2114 Value *LibCallSimplifier::optimizeCall(CallInst *CI) {
2115   if (CI->isNoBuiltin())
2116     return nullptr;
2117
2118   LibFunc::Func Func;
2119   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2120   StringRef FuncName = Callee->getName();
2121   IRBuilder<> Builder(CI);
2122   bool isCallingConvC = CI->getCallingConv() == llvm::CallingConv::C;
2123
2124   // Command-line parameter overrides function attribute.
2125   if (EnableUnsafeFPShrink.getNumOccurrences() > 0)
2126     UnsafeFPShrink = EnableUnsafeFPShrink;
2127   else if (canUseUnsafeFPMath(Callee))
2128     UnsafeFPShrink = true;
2129
2130   // First, check for intrinsics.
2131   if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CI)) {
2132     if (!isCallingConvC)
2133       return nullptr;
2134     switch (II->getIntrinsicID()) {
2135     case Intrinsic::pow:
2136       return optimizePow(CI, Builder);
2137     case Intrinsic::exp2:
2138       return optimizeExp2(CI, Builder);
2139     case Intrinsic::fabs:
2140       return optimizeFabs(CI, Builder);
2141     case Intrinsic::log:
2142       return optimizeLog(CI, Builder);
2143     case Intrinsic::sqrt:
2144       return optimizeSqrt(CI, Builder);
2145     default:
2146       return nullptr;
2147     }
2148   }
2149
2150   // Also try to simplify calls to fortified library functions.
2151   if (Value *SimplifiedFortifiedCI = FortifiedSimplifier.optimizeCall(CI)) {
2152     // Try to further simplify the result.
2153     CallInst *SimplifiedCI = dyn_cast<CallInst>(SimplifiedFortifiedCI);
2154     if (SimplifiedCI && SimplifiedCI->getCalledFunction()) {
2155       // Use an IR Builder from SimplifiedCI if available instead of CI
2156       // to guarantee we reach all uses we might replace later on.
2157       IRBuilder<> TmpBuilder(SimplifiedCI);
2158       if (Value *V = optimizeStringMemoryLibCall(SimplifiedCI, TmpBuilder)) {
2159         // If we were able to further simplify, remove the now redundant call.
2160         SimplifiedCI->replaceAllUsesWith(V);
2161         SimplifiedCI->eraseFromParent();
2162         return V;
2163       }
2164     }
2165     return SimplifiedFortifiedCI;
2166   }
2167
2168   // Then check for known library functions.
2169   if (TLI->getLibFunc(FuncName, Func) && TLI->has(Func)) {
2170     // We never change the calling convention.
2171     if (!ignoreCallingConv(Func) && !isCallingConvC)
2172       return nullptr;
2173     if (Value *V = optimizeStringMemoryLibCall(CI, Builder))
2174       return V;
2175     switch (Func) {
2176     case LibFunc::cosf:
2177     case LibFunc::cos:
2178     case LibFunc::cosl:
2179       return optimizeCos(CI, Builder);
2180     case LibFunc::sinpif:
2181     case LibFunc::sinpi:
2182     case LibFunc::cospif:
2183     case LibFunc::cospi:
2184       return optimizeSinCosPi(CI, Builder);
2185     case LibFunc::powf:
2186     case LibFunc::pow:
2187     case LibFunc::powl:
2188       return optimizePow(CI, Builder);
2189     case LibFunc::exp2l:
2190     case LibFunc::exp2:
2191     case LibFunc::exp2f:
2192       return optimizeExp2(CI, Builder);
2193     case LibFunc::fabsf:
2194     case LibFunc::fabs:
2195     case LibFunc::fabsl:
2196       return optimizeFabs(CI, Builder);
2197     case LibFunc::sqrtf:
2198     case LibFunc::sqrt:
2199     case LibFunc::sqrtl:
2200       return optimizeSqrt(CI, Builder);
2201     case LibFunc::ffs:
2202     case LibFunc::ffsl:
2203     case LibFunc::ffsll:
2204       return optimizeFFS(CI, Builder);
2205     case LibFunc::abs:
2206     case LibFunc::labs:
2207     case LibFunc::llabs:
2208       return optimizeAbs(CI, Builder);
2209     case LibFunc::isdigit:
2210       return optimizeIsDigit(CI, Builder);
2211     case LibFunc::isascii:
2212       return optimizeIsAscii(CI, Builder);
2213     case LibFunc::toascii:
2214       return optimizeToAscii(CI, Builder);
2215     case LibFunc::printf:
2216       return optimizePrintF(CI, Builder);
2217     case LibFunc::sprintf:
2218       return optimizeSPrintF(CI, Builder);
2219     case LibFunc::fprintf:
2220       return optimizeFPrintF(CI, Builder);
2221     case LibFunc::fwrite:
2222       return optimizeFWrite(CI, Builder);
2223     case LibFunc::fputs:
2224       return optimizeFPuts(CI, Builder);
2225     case LibFunc::log:
2226     case LibFunc::log10:
2227     case LibFunc::log1p:
2228     case LibFunc::log2:
2229     case LibFunc::logb:
2230       return optimizeLog(CI, Builder);
2231     case LibFunc::puts:
2232       return optimizePuts(CI, Builder);
2233     case LibFunc::tan:
2234     case LibFunc::tanf:
2235     case LibFunc::tanl:
2236       return optimizeTan(CI, Builder);
2237     case LibFunc::perror:
2238       return optimizeErrorReporting(CI, Builder);
2239     case LibFunc::vfprintf:
2240     case LibFunc::fiprintf:
2241       return optimizeErrorReporting(CI, Builder, 0);
2242     case LibFunc::fputc:
2243       return optimizeErrorReporting(CI, Builder, 1);
2244     case LibFunc::ceil:
2245     case LibFunc::floor:
2246     case LibFunc::rint:
2247     case LibFunc::round:
2248     case LibFunc::nearbyint:
2249     case LibFunc::trunc:
2250       if (hasFloatVersion(FuncName))
2251         return optimizeUnaryDoubleFP(CI, Builder, false);
2252       return nullptr;
2253     case LibFunc::acos:
2254     case LibFunc::acosh:
2255     case LibFunc::asin:
2256     case LibFunc::asinh:
2257     case LibFunc::atan:
2258     case LibFunc::atanh:
2259     case LibFunc::cbrt:
2260     case LibFunc::cosh:
2261     case LibFunc::exp:
2262     case LibFunc::exp10:
2263     case LibFunc::expm1:
2264     case LibFunc::sin:
2265     case LibFunc::sinh:
2266     case LibFunc::tanh:
2267       if (UnsafeFPShrink && hasFloatVersion(FuncName))
2268         return optimizeUnaryDoubleFP(CI, Builder, true);
2269       return nullptr;
2270     case LibFunc::copysign:
2271       if (hasFloatVersion(FuncName))
2272         return optimizeBinaryDoubleFP(CI, Builder);
2273       return nullptr;
2274     case LibFunc::fminf:
2275     case LibFunc::fmin:
2276     case LibFunc::fminl:
2277     case LibFunc::fmaxf:
2278     case LibFunc::fmax:
2279     case LibFunc::fmaxl:
2280       return optimizeFMinFMax(CI, Builder);
2281     default:
2282       return nullptr;
2283     }
2284   }
2285   return nullptr;
2286 }
2287
2288 LibCallSimplifier::LibCallSimplifier(
2289     const DataLayout &DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
2290     function_ref<void(Instruction *, Value *)> Replacer)
2291     : FortifiedSimplifier(TLI), DL(DL), TLI(TLI), UnsafeFPShrink(false),
2292       Replacer(Replacer) {}
2293
2294 void LibCallSimplifier::replaceAllUsesWith(Instruction *I, Value *With) {
2295   // Indirect through the replacer used in this instance.
2296   Replacer(I, With);
2297 }
2298
2299 // TODO:
2300 //   Additional cases that we need to add to this file:
2301 //
2302 // cbrt:
2303 //   * cbrt(expN(X))  -> expN(x/3)
2304 //   * cbrt(sqrt(x))  -> pow(x,1/6)
2305 //   * cbrt(cbrt(x))  -> pow(x,1/9)
2306 //
2307 // exp, expf, expl:
2308 //   * exp(log(x))  -> x
2309 //
2310 // log, logf, logl:
2311 //   * log(exp(x))   -> x
2312 //   * log(exp(y))   -> y*log(e)
2313 //   * log(exp10(y)) -> y*log(10)
2314 //   * log(sqrt(x))  -> 0.5*log(x)
2315 //
2316 // lround, lroundf, lroundl:
2317 //   * lround(cnst) -> cnst'
2318 //
2319 // pow, powf, powl:
2320 //   * pow(sqrt(x),y) -> pow(x,y*0.5)
2321 //   * pow(pow(x,y),z)-> pow(x,y*z)
2322 //
2323 // round, roundf, roundl:
2324 //   * round(cnst) -> cnst'
2325 //
2326 // signbit:
2327 //   * signbit(cnst) -> cnst'
2328 //   * signbit(nncst) -> 0 (if pstv is a non-negative constant)
2329 //
2330 // sqrt, sqrtf, sqrtl:
2331 //   * sqrt(expN(x))  -> expN(x*0.5)
2332 //   * sqrt(Nroot(x)) -> pow(x,1/(2*N))
2333 //   * sqrt(pow(x,y)) -> pow(|x|,y*0.5)
2334 //
2335 // trunc, truncf, truncl:
2336 //   * trunc(cnst) -> cnst'
2337 //
2338 //
2339
2340 //===----------------------------------------------------------------------===//
2341 // Fortified Library Call Optimizations
2342 //===----------------------------------------------------------------------===//
2343
2344 bool FortifiedLibCallSimplifier::isFortifiedCallFoldable(CallInst *CI,
2345                                                          unsigned ObjSizeOp,
2346                                                          unsigned SizeOp,
2347                                                          bool isString) {
2348   if (CI->getArgOperand(ObjSizeOp) == CI->getArgOperand(SizeOp))
2349     return true;
2350   if (ConstantInt *ObjSizeCI =
2351           dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(ObjSizeOp))) {
2352     if (ObjSizeCI->isAllOnesValue())
2353       return true;
2354     // If the object size wasn't -1 (unknown), bail out if we were asked to.
2355     if (OnlyLowerUnknownSize)
2356       return false;
2357     if (isString) {
2358       uint64_t Len = GetStringLength(CI->getArgOperand(SizeOp));
2359       // If the length is 0 we don't know how long it is and so we can't
2360       // remove the check.
2361       if (Len == 0)
2362         return false;
2363       return ObjSizeCI->getZExtValue() >= Len;
2364     }
2365     if (ConstantInt *SizeCI = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(SizeOp)))
2366       return ObjSizeCI->getZExtValue() >= SizeCI->getZExtValue();
2367   }
2368   return false;
2369 }
2370
2371 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeMemCpyChk(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
2372   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2373
2374   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, LibFunc::memcpy_chk))
2375     return nullptr;
2376
2377   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 3, 2, false)) {
2378     B.CreateMemCpy(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
2379                    CI->getArgOperand(2), 1);
2380     return CI->getArgOperand(0);
2381   }
2382   return nullptr;
2383 }
2384
2385 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeMemMoveChk(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
2386   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2387
2388   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, LibFunc::memmove_chk))
2389     return nullptr;
2390
2391   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 3, 2, false)) {
2392     B.CreateMemMove(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
2393                     CI->getArgOperand(2), 1);
2394     return CI->getArgOperand(0);
2395   }
2396   return nullptr;
2397 }
2398
2399 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeMemSetChk(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
2400   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2401
2402   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, LibFunc::memset_chk))
2403     return nullptr;
2404
2405   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 3, 2, false)) {
2406     Value *Val = B.CreateIntCast(CI->getArgOperand(1), B.getInt8Ty(), false);
2407     B.CreateMemSet(CI->getArgOperand(0), Val, CI->getArgOperand(2), 1);
2408     return CI->getArgOperand(0);
2409   }
2410   return nullptr;
2411 }
2412
2413 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeStrpCpyChk(CallInst *CI,
2414                                                       IRBuilder<> &B,
2415                                                       LibFunc::Func Func) {
2416   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2417   StringRef Name = Callee->getName();
2418   const DataLayout &DL = CI->getModule()->getDataLayout();
2419
2420   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, Func))
2421     return nullptr;
2422
2423   Value *Dst = CI->getArgOperand(0), *Src = CI->getArgOperand(1),
2424         *ObjSize = CI->getArgOperand(2);
2425
2426   // __stpcpy_chk(x,x,...)  -> x+strlen(x)
2427   if (Func == LibFunc::stpcpy_chk && !OnlyLowerUnknownSize && Dst == Src) {
2428     Value *StrLen = EmitStrLen(Src, B, DL, TLI);
2429     return StrLen ? B.CreateInBoundsGEP(B.getInt8Ty(), Dst, StrLen) : nullptr;
2430   }
2431
2432   // If a) we don't have any length information, or b) we know this will
2433   // fit then just lower to a plain st[rp]cpy. Otherwise we'll keep our
2434   // st[rp]cpy_chk call which may fail at runtime if the size is too long.
2435   // TODO: It might be nice to get a maximum length out of the possible
2436   // string lengths for varying.
2437   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 2, 1, true))
2438     return EmitStrCpy(Dst, Src, B, TLI, Name.substr(2, 6));
2439
2440   if (OnlyLowerUnknownSize)
2441     return nullptr;
2442
2443   // Maybe we can stil fold __st[rp]cpy_chk to __memcpy_chk.
2444   uint64_t Len = GetStringLength(Src);
2445   if (Len == 0)
2446     return nullptr;
2447
2448   Type *SizeTTy = DL.getIntPtrType(CI->getContext());
2449   Value *LenV = ConstantInt::get(SizeTTy, Len);
2450   Value *Ret = EmitMemCpyChk(Dst, Src, LenV, ObjSize, B, DL, TLI);
2451   // If the function was an __stpcpy_chk, and we were able to fold it into
2452   // a __memcpy_chk, we still need to return the correct end pointer.
2453   if (Ret && Func == LibFunc::stpcpy_chk)
2454     return B.CreateGEP(B.getInt8Ty(), Dst, ConstantInt::get(SizeTTy, Len - 1));
2455   return Ret;
2456 }
2457
2458 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeStrpNCpyChk(CallInst *CI,
2459                                                        IRBuilder<> &B,
2460                                                        LibFunc::Func Func) {
2461   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2462   StringRef Name = Callee->getName();
2463
2464   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, Func))
2465     return nullptr;
2466   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 3, 2, false)) {
2467     Value *Ret = EmitStrNCpy(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
2468                              CI->getArgOperand(2), B, TLI, Name.substr(2, 7));
2469     return Ret;
2470   }
2471   return nullptr;
2472 }
2473
2474 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeCall(CallInst *CI) {
2475   // FIXME: We shouldn't be changing "nobuiltin" or TLI unavailable calls here.
2476   // Some clang users checked for _chk libcall availability using:
2477   //   __has_builtin(__builtin___memcpy_chk)
2478   // When compiling with -fno-builtin, this is always true.
2479   // When passing -ffreestanding/-mkernel, which both imply -fno-builtin, we
2480   // end up with fortified libcalls, which isn't acceptable in a freestanding
2481   // environment which only provides their non-fortified counterparts.
2482   //
2483   // Until we change clang and/or teach external users to check for availability
2484   // differently, disregard the "nobuiltin" attribute and TLI::has.
2485   //
2486   // PR23093.
2487
2488   LibFunc::Func Func;
2489   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2490   StringRef FuncName = Callee->getName();
2491   IRBuilder<> Builder(CI);
2492   bool isCallingConvC = CI->getCallingConv() == llvm::CallingConv::C;
2493
2494   // First, check that this is a known library functions.
2495   if (!TLI->getLibFunc(FuncName, Func))
2496     return nullptr;
2497
2498   // We never change the calling convention.
2499   if (!ignoreCallingConv(Func) && !isCallingConvC)
2500     return nullptr;
2501
2502   switch (Func) {
2503   case LibFunc::memcpy_chk:
2504     return optimizeMemCpyChk(CI, Builder);
2505   case LibFunc::memmove_chk:
2506     return optimizeMemMoveChk(CI, Builder);
2507   case LibFunc::memset_chk:
2508     return optimizeMemSetChk(CI, Builder);
2509   case LibFunc::stpcpy_chk:
2510   case LibFunc::strcpy_chk:
2511     return optimizeStrpCpyChk(CI, Builder, Func);
2512   case LibFunc::stpncpy_chk:
2513   case LibFunc::strncpy_chk:
2514     return optimizeStrpNCpyChk(CI, Builder, Func);
2515   default:
2516     break;
2517   }
2518   return nullptr;
2519 }
2520
2521 FortifiedLibCallSimplifier::FortifiedLibCallSimplifier(
2522     const TargetLibraryInfo *TLI, bool OnlyLowerUnknownSize)
2523     : TLI(TLI), OnlyLowerUnknownSize(OnlyLowerUnknownSize) {}