[SimplifyLibCalls] Cross out implemented transformations.
[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   StringRef FuncName = F->getName();
1321   if ((TLI->getLibFunc(FuncName, Func) && TLI->has(Func) &&
1322       Func == LibFunc::pow) || F->getIntrinsicID() == Intrinsic::pow)
1323     return B.CreateFMul(OpC->getArgOperand(1),
1324       EmitUnaryFloatFnCall(OpC->getOperand(0), Callee->getName(), B,
1325                            Callee->getAttributes()), "mul");
1326   return Ret;
1327 }
1328
1329 Value *LibCallSimplifier::optimizeSqrt(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1330   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1331   
1332   Value *Ret = nullptr;
1333   if (TLI->has(LibFunc::sqrtf) && (Callee->getName() == "sqrt" ||
1334                                    Callee->getIntrinsicID() == Intrinsic::sqrt))
1335     Ret = optimizeUnaryDoubleFP(CI, B, true);
1336   if (!canUseUnsafeFPMath(CI->getParent()->getParent()))
1337     return Ret;
1338
1339   Value *Op = CI->getArgOperand(0);
1340   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Op)) {
1341     if (I->getOpcode() == Instruction::FMul && I->hasUnsafeAlgebra()) {
1342       // We're looking for a repeated factor in a multiplication tree,
1343       // so we can do this fold: sqrt(x * x) -> fabs(x);
1344       // or this fold: sqrt(x * x * y) -> fabs(x) * sqrt(y).
1345       Value *Op0 = I->getOperand(0);
1346       Value *Op1 = I->getOperand(1);
1347       Value *RepeatOp = nullptr;
1348       Value *OtherOp = nullptr;
1349       if (Op0 == Op1) {
1350         // Simple match: the operands of the multiply are identical.
1351         RepeatOp = Op0;
1352       } else {
1353         // Look for a more complicated pattern: one of the operands is itself
1354         // a multiply, so search for a common factor in that multiply.
1355         // Note: We don't bother looking any deeper than this first level or for
1356         // variations of this pattern because instcombine's visitFMUL and/or the
1357         // reassociation pass should give us this form.
1358         Value *OtherMul0, *OtherMul1;
1359         if (match(Op0, m_FMul(m_Value(OtherMul0), m_Value(OtherMul1)))) {
1360           // Pattern: sqrt((x * y) * z)
1361           if (OtherMul0 == OtherMul1) {
1362             // Matched: sqrt((x * x) * z)
1363             RepeatOp = OtherMul0;
1364             OtherOp = Op1;
1365           }
1366         }
1367       }
1368       if (RepeatOp) {
1369         // Fast math flags for any created instructions should match the sqrt
1370         // and multiply.
1371         // FIXME: We're not checking the sqrt because it doesn't have
1372         // fast-math-flags (see earlier comment).
1373         IRBuilder<>::FastMathFlagGuard Guard(B);
1374         B.SetFastMathFlags(I->getFastMathFlags());
1375         // If we found a repeated factor, hoist it out of the square root and
1376         // replace it with the fabs of that factor.
1377         Module *M = Callee->getParent();
1378         Type *ArgType = Op->getType();
1379         Value *Fabs = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::fabs, ArgType);
1380         Value *FabsCall = B.CreateCall(Fabs, RepeatOp, "fabs");
1381         if (OtherOp) {
1382           // If we found a non-repeated factor, we still need to get its square
1383           // root. We then multiply that by the value that was simplified out
1384           // of the square root calculation.
1385           Value *Sqrt = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::sqrt, ArgType);
1386           Value *SqrtCall = B.CreateCall(Sqrt, OtherOp, "sqrt");
1387           return B.CreateFMul(FabsCall, SqrtCall);
1388         }
1389         return FabsCall;
1390       }
1391     }
1392   }
1393   return Ret;
1394 }
1395
1396 Value *LibCallSimplifier::optimizeTan(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1397   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1398   Value *Ret = nullptr;
1399   StringRef Name = Callee->getName();
1400   if (UnsafeFPShrink && Name == "tan" && hasFloatVersion(Name))
1401     Ret = optimizeUnaryDoubleFP(CI, B, true);
1402   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1403
1404   // Just make sure this has 1 argument of FP type, which matches the
1405   // result type.
1406   if (FT->getNumParams() != 1 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
1407       !FT->getParamType(0)->isFloatingPointTy())
1408     return Ret;
1409
1410   if (!canUseUnsafeFPMath(CI->getParent()->getParent()))
1411     return Ret;
1412   Value *Op1 = CI->getArgOperand(0);
1413   auto *OpC = dyn_cast<CallInst>(Op1);
1414   if (!OpC)
1415     return Ret;
1416
1417   // tan(atan(x)) -> x
1418   // tanf(atanf(x)) -> x
1419   // tanl(atanl(x)) -> x
1420   LibFunc::Func Func;
1421   Function *F = OpC->getCalledFunction();
1422   if (F && TLI->getLibFunc(F->getName(), Func) && TLI->has(Func) &&
1423       ((Func == LibFunc::atan && Callee->getName() == "tan") ||
1424        (Func == LibFunc::atanf && Callee->getName() == "tanf") ||
1425        (Func == LibFunc::atanl && Callee->getName() == "tanl")))
1426     Ret = OpC->getArgOperand(0);
1427   return Ret;
1428 }
1429
1430 static bool isTrigLibCall(CallInst *CI);
1431 static void insertSinCosCall(IRBuilder<> &B, Function *OrigCallee, Value *Arg,
1432                              bool UseFloat, Value *&Sin, Value *&Cos,
1433                              Value *&SinCos);
1434
1435 Value *LibCallSimplifier::optimizeSinCosPi(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1436
1437   // Make sure the prototype is as expected, otherwise the rest of the
1438   // function is probably invalid and likely to abort.
1439   if (!isTrigLibCall(CI))
1440     return nullptr;
1441
1442   Value *Arg = CI->getArgOperand(0);
1443   SmallVector<CallInst *, 1> SinCalls;
1444   SmallVector<CallInst *, 1> CosCalls;
1445   SmallVector<CallInst *, 1> SinCosCalls;
1446
1447   bool IsFloat = Arg->getType()->isFloatTy();
1448
1449   // Look for all compatible sinpi, cospi and sincospi calls with the same
1450   // argument. If there are enough (in some sense) we can make the
1451   // substitution.
1452   for (User *U : Arg->users())
1453     classifyArgUse(U, CI->getParent(), IsFloat, SinCalls, CosCalls,
1454                    SinCosCalls);
1455
1456   // It's only worthwhile if both sinpi and cospi are actually used.
1457   if (SinCosCalls.empty() && (SinCalls.empty() || CosCalls.empty()))
1458     return nullptr;
1459
1460   Value *Sin, *Cos, *SinCos;
1461   insertSinCosCall(B, CI->getCalledFunction(), Arg, IsFloat, Sin, Cos, SinCos);
1462
1463   replaceTrigInsts(SinCalls, Sin);
1464   replaceTrigInsts(CosCalls, Cos);
1465   replaceTrigInsts(SinCosCalls, SinCos);
1466
1467   return nullptr;
1468 }
1469
1470 static bool isTrigLibCall(CallInst *CI) {
1471   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1472   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1473
1474   // We can only hope to do anything useful if we can ignore things like errno
1475   // and floating-point exceptions.
1476   bool AttributesSafe =
1477       CI->hasFnAttr(Attribute::NoUnwind) && CI->hasFnAttr(Attribute::ReadNone);
1478
1479   // Other than that we need float(float) or double(double)
1480   return AttributesSafe && FT->getNumParams() == 1 &&
1481          FT->getReturnType() == FT->getParamType(0) &&
1482          (FT->getParamType(0)->isFloatTy() ||
1483           FT->getParamType(0)->isDoubleTy());
1484 }
1485
1486 void
1487 LibCallSimplifier::classifyArgUse(Value *Val, BasicBlock *BB, bool IsFloat,
1488                                   SmallVectorImpl<CallInst *> &SinCalls,
1489                                   SmallVectorImpl<CallInst *> &CosCalls,
1490                                   SmallVectorImpl<CallInst *> &SinCosCalls) {
1491   CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(Val);
1492
1493   if (!CI)
1494     return;
1495
1496   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1497   LibFunc::Func Func;
1498   if (!Callee || !TLI->getLibFunc(Callee->getName(), Func) || !TLI->has(Func) ||
1499       !isTrigLibCall(CI))
1500     return;
1501
1502   if (IsFloat) {
1503     if (Func == LibFunc::sinpif)
1504       SinCalls.push_back(CI);
1505     else if (Func == LibFunc::cospif)
1506       CosCalls.push_back(CI);
1507     else if (Func == LibFunc::sincospif_stret)
1508       SinCosCalls.push_back(CI);
1509   } else {
1510     if (Func == LibFunc::sinpi)
1511       SinCalls.push_back(CI);
1512     else if (Func == LibFunc::cospi)
1513       CosCalls.push_back(CI);
1514     else if (Func == LibFunc::sincospi_stret)
1515       SinCosCalls.push_back(CI);
1516   }
1517 }
1518
1519 void LibCallSimplifier::replaceTrigInsts(SmallVectorImpl<CallInst *> &Calls,
1520                                          Value *Res) {
1521   for (CallInst *C : Calls)
1522     replaceAllUsesWith(C, Res);
1523 }
1524
1525 void insertSinCosCall(IRBuilder<> &B, Function *OrigCallee, Value *Arg,
1526                       bool UseFloat, Value *&Sin, Value *&Cos, Value *&SinCos) {
1527   Type *ArgTy = Arg->getType();
1528   Type *ResTy;
1529   StringRef Name;
1530
1531   Triple T(OrigCallee->getParent()->getTargetTriple());
1532   if (UseFloat) {
1533     Name = "__sincospif_stret";
1534
1535     assert(T.getArch() != Triple::x86 && "x86 messy and unsupported for now");
1536     // x86_64 can't use {float, float} since that would be returned in both
1537     // xmm0 and xmm1, which isn't what a real struct would do.
1538     ResTy = T.getArch() == Triple::x86_64
1539                 ? static_cast<Type *>(VectorType::get(ArgTy, 2))
1540                 : static_cast<Type *>(StructType::get(ArgTy, ArgTy, nullptr));
1541   } else {
1542     Name = "__sincospi_stret";
1543     ResTy = StructType::get(ArgTy, ArgTy, nullptr);
1544   }
1545
1546   Module *M = OrigCallee->getParent();
1547   Value *Callee = M->getOrInsertFunction(Name, OrigCallee->getAttributes(),
1548                                          ResTy, ArgTy, nullptr);
1549
1550   if (Instruction *ArgInst = dyn_cast<Instruction>(Arg)) {
1551     // If the argument is an instruction, it must dominate all uses so put our
1552     // sincos call there.
1553     B.SetInsertPoint(ArgInst->getParent(), ++ArgInst->getIterator());
1554   } else {
1555     // Otherwise (e.g. for a constant) the beginning of the function is as
1556     // good a place as any.
1557     BasicBlock &EntryBB = B.GetInsertBlock()->getParent()->getEntryBlock();
1558     B.SetInsertPoint(&EntryBB, EntryBB.begin());
1559   }
1560
1561   SinCos = B.CreateCall(Callee, Arg, "sincospi");
1562
1563   if (SinCos->getType()->isStructTy()) {
1564     Sin = B.CreateExtractValue(SinCos, 0, "sinpi");
1565     Cos = B.CreateExtractValue(SinCos, 1, "cospi");
1566   } else {
1567     Sin = B.CreateExtractElement(SinCos, ConstantInt::get(B.getInt32Ty(), 0),
1568                                  "sinpi");
1569     Cos = B.CreateExtractElement(SinCos, ConstantInt::get(B.getInt32Ty(), 1),
1570                                  "cospi");
1571   }
1572 }
1573
1574 //===----------------------------------------------------------------------===//
1575 // Integer Library Call Optimizations
1576 //===----------------------------------------------------------------------===//
1577
1578 static bool checkIntUnaryReturnAndParam(Function *Callee) {
1579   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1580   return FT->getNumParams() == 1 && FT->getReturnType()->isIntegerTy(32) &&
1581     FT->getParamType(0)->isIntegerTy();
1582 }
1583
1584 Value *LibCallSimplifier::optimizeFFS(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1585   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1586   if (!checkIntUnaryReturnAndParam(Callee))
1587     return nullptr;
1588   Value *Op = CI->getArgOperand(0);
1589
1590   // Constant fold.
1591   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
1592     if (CI->isZero()) // ffs(0) -> 0.
1593       return B.getInt32(0);
1594     // ffs(c) -> cttz(c)+1
1595     return B.getInt32(CI->getValue().countTrailingZeros() + 1);
1596   }
1597
1598   // ffs(x) -> x != 0 ? (i32)llvm.cttz(x)+1 : 0
1599   Type *ArgType = Op->getType();
1600   Value *F =
1601       Intrinsic::getDeclaration(Callee->getParent(), Intrinsic::cttz, ArgType);
1602   Value *V = B.CreateCall(F, {Op, B.getTrue()}, "cttz");
1603   V = B.CreateAdd(V, ConstantInt::get(V->getType(), 1));
1604   V = B.CreateIntCast(V, B.getInt32Ty(), false);
1605
1606   Value *Cond = B.CreateICmpNE(Op, Constant::getNullValue(ArgType));
1607   return B.CreateSelect(Cond, V, B.getInt32(0));
1608 }
1609
1610 Value *LibCallSimplifier::optimizeAbs(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1611   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1612   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1613   // We require integer(integer) where the types agree.
1614   if (FT->getNumParams() != 1 || !FT->getReturnType()->isIntegerTy() ||
1615       FT->getParamType(0) != FT->getReturnType())
1616     return nullptr;
1617
1618   // abs(x) -> x >s -1 ? x : -x
1619   Value *Op = CI->getArgOperand(0);
1620   Value *Pos =
1621       B.CreateICmpSGT(Op, Constant::getAllOnesValue(Op->getType()), "ispos");
1622   Value *Neg = B.CreateNeg(Op, "neg");
1623   return B.CreateSelect(Pos, Op, Neg);
1624 }
1625
1626 Value *LibCallSimplifier::optimizeIsDigit(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1627   if (!checkIntUnaryReturnAndParam(CI->getCalledFunction()))
1628     return nullptr;
1629
1630   // isdigit(c) -> (c-'0') <u 10
1631   Value *Op = CI->getArgOperand(0);
1632   Op = B.CreateSub(Op, B.getInt32('0'), "isdigittmp");
1633   Op = B.CreateICmpULT(Op, B.getInt32(10), "isdigit");
1634   return B.CreateZExt(Op, CI->getType());
1635 }
1636
1637 Value *LibCallSimplifier::optimizeIsAscii(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1638   if (!checkIntUnaryReturnAndParam(CI->getCalledFunction()))
1639     return nullptr;
1640
1641   // isascii(c) -> c <u 128
1642   Value *Op = CI->getArgOperand(0);
1643   Op = B.CreateICmpULT(Op, B.getInt32(128), "isascii");
1644   return B.CreateZExt(Op, CI->getType());
1645 }
1646
1647 Value *LibCallSimplifier::optimizeToAscii(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1648   if (!checkIntUnaryReturnAndParam(CI->getCalledFunction()))
1649     return nullptr;
1650
1651   // toascii(c) -> c & 0x7f
1652   return B.CreateAnd(CI->getArgOperand(0),
1653                      ConstantInt::get(CI->getType(), 0x7F));
1654 }
1655
1656 //===----------------------------------------------------------------------===//
1657 // Formatting and IO Library Call Optimizations
1658 //===----------------------------------------------------------------------===//
1659
1660 static bool isReportingError(Function *Callee, CallInst *CI, int StreamArg);
1661
1662 Value *LibCallSimplifier::optimizeErrorReporting(CallInst *CI, IRBuilder<> &B,
1663                                                  int StreamArg) {
1664   // Error reporting calls should be cold, mark them as such.
1665   // This applies even to non-builtin calls: it is only a hint and applies to
1666   // functions that the frontend might not understand as builtins.
1667
1668   // This heuristic was suggested in:
1669   // Improving Static Branch Prediction in a Compiler
1670   // Brian L. Deitrich, Ben-Chung Cheng, Wen-mei W. Hwu
1671   // Proceedings of PACT'98, Oct. 1998, IEEE
1672   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1673
1674   if (!CI->hasFnAttr(Attribute::Cold) &&
1675       isReportingError(Callee, CI, StreamArg)) {
1676     CI->addAttribute(AttributeSet::FunctionIndex, Attribute::Cold);
1677   }
1678
1679   return nullptr;
1680 }
1681
1682 static bool isReportingError(Function *Callee, CallInst *CI, int StreamArg) {
1683   if (!ColdErrorCalls || !Callee || !Callee->isDeclaration())
1684     return false;
1685
1686   if (StreamArg < 0)
1687     return true;
1688
1689   // These functions might be considered cold, but only if their stream
1690   // argument is stderr.
1691
1692   if (StreamArg >= (int)CI->getNumArgOperands())
1693     return false;
1694   LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(CI->getArgOperand(StreamArg));
1695   if (!LI)
1696     return false;
1697   GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(LI->getPointerOperand());
1698   if (!GV || !GV->isDeclaration())
1699     return false;
1700   return GV->getName() == "stderr";
1701 }
1702
1703 Value *LibCallSimplifier::optimizePrintFString(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1704   // Check for a fixed format string.
1705   StringRef FormatStr;
1706   if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), FormatStr))
1707     return nullptr;
1708
1709   // Empty format string -> noop.
1710   if (FormatStr.empty()) // Tolerate printf's declared void.
1711     return CI->use_empty() ? (Value *)CI : ConstantInt::get(CI->getType(), 0);
1712
1713   // Do not do any of the following transformations if the printf return value
1714   // is used, in general the printf return value is not compatible with either
1715   // putchar() or puts().
1716   if (!CI->use_empty())
1717     return nullptr;
1718
1719   // printf("x") -> putchar('x'), even for '%'.
1720   if (FormatStr.size() == 1) {
1721     Value *Res = EmitPutChar(B.getInt32(FormatStr[0]), B, TLI);
1722     if (CI->use_empty() || !Res)
1723       return Res;
1724     return B.CreateIntCast(Res, CI->getType(), true);
1725   }
1726
1727   // printf("foo\n") --> puts("foo")
1728   if (FormatStr[FormatStr.size() - 1] == '\n' &&
1729       FormatStr.find('%') == StringRef::npos) { // No format characters.
1730     // Create a string literal with no \n on it.  We expect the constant merge
1731     // pass to be run after this pass, to merge duplicate strings.
1732     FormatStr = FormatStr.drop_back();
1733     Value *GV = B.CreateGlobalString(FormatStr, "str");
1734     Value *NewCI = EmitPutS(GV, B, TLI);
1735     return (CI->use_empty() || !NewCI)
1736                ? NewCI
1737                : ConstantInt::get(CI->getType(), FormatStr.size() + 1);
1738   }
1739
1740   // Optimize specific format strings.
1741   // printf("%c", chr) --> putchar(chr)
1742   if (FormatStr == "%c" && CI->getNumArgOperands() > 1 &&
1743       CI->getArgOperand(1)->getType()->isIntegerTy()) {
1744     Value *Res = EmitPutChar(CI->getArgOperand(1), B, TLI);
1745
1746     if (CI->use_empty() || !Res)
1747       return Res;
1748     return B.CreateIntCast(Res, CI->getType(), true);
1749   }
1750
1751   // printf("%s\n", str) --> puts(str)
1752   if (FormatStr == "%s\n" && CI->getNumArgOperands() > 1 &&
1753       CI->getArgOperand(1)->getType()->isPointerTy()) {
1754     return EmitPutS(CI->getArgOperand(1), B, TLI);
1755   }
1756   return nullptr;
1757 }
1758
1759 Value *LibCallSimplifier::optimizePrintF(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1760
1761   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1762   // Require one fixed pointer argument and an integer/void result.
1763   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1764   if (FT->getNumParams() < 1 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1765       !(FT->getReturnType()->isIntegerTy() || FT->getReturnType()->isVoidTy()))
1766     return nullptr;
1767
1768   if (Value *V = optimizePrintFString(CI, B)) {
1769     return V;
1770   }
1771
1772   // printf(format, ...) -> iprintf(format, ...) if no floating point
1773   // arguments.
1774   if (TLI->has(LibFunc::iprintf) && !callHasFloatingPointArgument(CI)) {
1775     Module *M = B.GetInsertBlock()->getParent()->getParent();
1776     Constant *IPrintFFn =
1777         M->getOrInsertFunction("iprintf", FT, Callee->getAttributes());
1778     CallInst *New = cast<CallInst>(CI->clone());
1779     New->setCalledFunction(IPrintFFn);
1780     B.Insert(New);
1781     return New;
1782   }
1783   return nullptr;
1784 }
1785
1786 Value *LibCallSimplifier::optimizeSPrintFString(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1787   // Check for a fixed format string.
1788   StringRef FormatStr;
1789   if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), FormatStr))
1790     return nullptr;
1791
1792   // If we just have a format string (nothing else crazy) transform it.
1793   if (CI->getNumArgOperands() == 2) {
1794     // Make sure there's no % in the constant array.  We could try to handle
1795     // %% -> % in the future if we cared.
1796     for (unsigned i = 0, e = FormatStr.size(); i != e; ++i)
1797       if (FormatStr[i] == '%')
1798         return nullptr; // we found a format specifier, bail out.
1799
1800     // sprintf(str, fmt) -> llvm.memcpy(str, fmt, strlen(fmt)+1, 1)
1801     B.CreateMemCpy(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
1802                    ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(CI->getContext()),
1803                                     FormatStr.size() + 1),
1804                    1); // Copy the null byte.
1805     return ConstantInt::get(CI->getType(), FormatStr.size());
1806   }
1807
1808   // The remaining optimizations require the format string to be "%s" or "%c"
1809   // and have an extra operand.
1810   if (FormatStr.size() != 2 || FormatStr[0] != '%' ||
1811       CI->getNumArgOperands() < 3)
1812     return nullptr;
1813
1814   // Decode the second character of the format string.
1815   if (FormatStr[1] == 'c') {
1816     // sprintf(dst, "%c", chr) --> *(i8*)dst = chr; *((i8*)dst+1) = 0
1817     if (!CI->getArgOperand(2)->getType()->isIntegerTy())
1818       return nullptr;
1819     Value *V = B.CreateTrunc(CI->getArgOperand(2), B.getInt8Ty(), "char");
1820     Value *Ptr = CastToCStr(CI->getArgOperand(0), B);
1821     B.CreateStore(V, Ptr);
1822     Ptr = B.CreateGEP(B.getInt8Ty(), Ptr, B.getInt32(1), "nul");
1823     B.CreateStore(B.getInt8(0), Ptr);
1824
1825     return ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
1826   }
1827
1828   if (FormatStr[1] == 's') {
1829     // sprintf(dest, "%s", str) -> llvm.memcpy(dest, str, strlen(str)+1, 1)
1830     if (!CI->getArgOperand(2)->getType()->isPointerTy())
1831       return nullptr;
1832
1833     Value *Len = EmitStrLen(CI->getArgOperand(2), B, DL, TLI);
1834     if (!Len)
1835       return nullptr;
1836     Value *IncLen =
1837         B.CreateAdd(Len, ConstantInt::get(Len->getType(), 1), "leninc");
1838     B.CreateMemCpy(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(2), IncLen, 1);
1839
1840     // The sprintf result is the unincremented number of bytes in the string.
1841     return B.CreateIntCast(Len, CI->getType(), false);
1842   }
1843   return nullptr;
1844 }
1845
1846 Value *LibCallSimplifier::optimizeSPrintF(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1847   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1848   // Require two fixed pointer arguments and an integer result.
1849   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1850   if (FT->getNumParams() != 2 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1851       !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
1852       !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
1853     return nullptr;
1854
1855   if (Value *V = optimizeSPrintFString(CI, B)) {
1856     return V;
1857   }
1858
1859   // sprintf(str, format, ...) -> siprintf(str, format, ...) if no floating
1860   // point arguments.
1861   if (TLI->has(LibFunc::siprintf) && !callHasFloatingPointArgument(CI)) {
1862     Module *M = B.GetInsertBlock()->getParent()->getParent();
1863     Constant *SIPrintFFn =
1864         M->getOrInsertFunction("siprintf", FT, Callee->getAttributes());
1865     CallInst *New = cast<CallInst>(CI->clone());
1866     New->setCalledFunction(SIPrintFFn);
1867     B.Insert(New);
1868     return New;
1869   }
1870   return nullptr;
1871 }
1872
1873 Value *LibCallSimplifier::optimizeFPrintFString(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1874   optimizeErrorReporting(CI, B, 0);
1875
1876   // All the optimizations depend on the format string.
1877   StringRef FormatStr;
1878   if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), FormatStr))
1879     return nullptr;
1880
1881   // Do not do any of the following transformations if the fprintf return
1882   // value is used, in general the fprintf return value is not compatible
1883   // with fwrite(), fputc() or fputs().
1884   if (!CI->use_empty())
1885     return nullptr;
1886
1887   // fprintf(F, "foo") --> fwrite("foo", 3, 1, F)
1888   if (CI->getNumArgOperands() == 2) {
1889     for (unsigned i = 0, e = FormatStr.size(); i != e; ++i)
1890       if (FormatStr[i] == '%') // Could handle %% -> % if we cared.
1891         return nullptr;        // We found a format specifier.
1892
1893     return EmitFWrite(
1894         CI->getArgOperand(1),
1895         ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(CI->getContext()), FormatStr.size()),
1896         CI->getArgOperand(0), B, DL, TLI);
1897   }
1898
1899   // The remaining optimizations require the format string to be "%s" or "%c"
1900   // and have an extra operand.
1901   if (FormatStr.size() != 2 || FormatStr[0] != '%' ||
1902       CI->getNumArgOperands() < 3)
1903     return nullptr;
1904
1905   // Decode the second character of the format string.
1906   if (FormatStr[1] == 'c') {
1907     // fprintf(F, "%c", chr) --> fputc(chr, F)
1908     if (!CI->getArgOperand(2)->getType()->isIntegerTy())
1909       return nullptr;
1910     return EmitFPutC(CI->getArgOperand(2), CI->getArgOperand(0), B, TLI);
1911   }
1912
1913   if (FormatStr[1] == 's') {
1914     // fprintf(F, "%s", str) --> fputs(str, F)
1915     if (!CI->getArgOperand(2)->getType()->isPointerTy())
1916       return nullptr;
1917     return EmitFPutS(CI->getArgOperand(2), CI->getArgOperand(0), B, TLI);
1918   }
1919   return nullptr;
1920 }
1921
1922 Value *LibCallSimplifier::optimizeFPrintF(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1923   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1924   // Require two fixed paramters as pointers and integer result.
1925   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1926   if (FT->getNumParams() != 2 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1927       !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
1928       !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
1929     return nullptr;
1930
1931   if (Value *V = optimizeFPrintFString(CI, B)) {
1932     return V;
1933   }
1934
1935   // fprintf(stream, format, ...) -> fiprintf(stream, format, ...) if no
1936   // floating point arguments.
1937   if (TLI->has(LibFunc::fiprintf) && !callHasFloatingPointArgument(CI)) {
1938     Module *M = B.GetInsertBlock()->getParent()->getParent();
1939     Constant *FIPrintFFn =
1940         M->getOrInsertFunction("fiprintf", FT, Callee->getAttributes());
1941     CallInst *New = cast<CallInst>(CI->clone());
1942     New->setCalledFunction(FIPrintFFn);
1943     B.Insert(New);
1944     return New;
1945   }
1946   return nullptr;
1947 }
1948
1949 Value *LibCallSimplifier::optimizeFWrite(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1950   optimizeErrorReporting(CI, B, 3);
1951
1952   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1953   // Require a pointer, an integer, an integer, a pointer, returning integer.
1954   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1955   if (FT->getNumParams() != 4 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1956       !FT->getParamType(1)->isIntegerTy() ||
1957       !FT->getParamType(2)->isIntegerTy() ||
1958       !FT->getParamType(3)->isPointerTy() ||
1959       !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
1960     return nullptr;
1961
1962   // Get the element size and count.
1963   ConstantInt *SizeC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(1));
1964   ConstantInt *CountC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(2));
1965   if (!SizeC || !CountC)
1966     return nullptr;
1967   uint64_t Bytes = SizeC->getZExtValue() * CountC->getZExtValue();
1968
1969   // If this is writing zero records, remove the call (it's a noop).
1970   if (Bytes == 0)
1971     return ConstantInt::get(CI->getType(), 0);
1972
1973   // If this is writing one byte, turn it into fputc.
1974   // This optimisation is only valid, if the return value is unused.
1975   if (Bytes == 1 && CI->use_empty()) { // fwrite(S,1,1,F) -> fputc(S[0],F)
1976     Value *Char = B.CreateLoad(CastToCStr(CI->getArgOperand(0), B), "char");
1977     Value *NewCI = EmitFPutC(Char, CI->getArgOperand(3), B, TLI);
1978     return NewCI ? ConstantInt::get(CI->getType(), 1) : nullptr;
1979   }
1980
1981   return nullptr;
1982 }
1983
1984 Value *LibCallSimplifier::optimizeFPuts(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1985   optimizeErrorReporting(CI, B, 1);
1986
1987   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1988
1989   // Require two pointers.  Also, we can't optimize if return value is used.
1990   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1991   if (FT->getNumParams() != 2 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1992       !FT->getParamType(1)->isPointerTy() || !CI->use_empty())
1993     return nullptr;
1994
1995   // fputs(s,F) --> fwrite(s,1,strlen(s),F)
1996   uint64_t Len = GetStringLength(CI->getArgOperand(0));
1997   if (!Len)
1998     return nullptr;
1999
2000   // Known to have no uses (see above).
2001   return EmitFWrite(
2002       CI->getArgOperand(0),
2003       ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(CI->getContext()), Len - 1),
2004       CI->getArgOperand(1), B, DL, TLI);
2005 }
2006
2007 Value *LibCallSimplifier::optimizePuts(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
2008   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2009   // Require one fixed pointer argument and an integer/void result.
2010   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
2011   if (FT->getNumParams() < 1 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
2012       !(FT->getReturnType()->isIntegerTy() || FT->getReturnType()->isVoidTy()))
2013     return nullptr;
2014
2015   // Check for a constant string.
2016   StringRef Str;
2017   if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), Str))
2018     return nullptr;
2019
2020   if (Str.empty() && CI->use_empty()) {
2021     // puts("") -> putchar('\n')
2022     Value *Res = EmitPutChar(B.getInt32('\n'), B, TLI);
2023     if (CI->use_empty() || !Res)
2024       return Res;
2025     return B.CreateIntCast(Res, CI->getType(), true);
2026   }
2027
2028   return nullptr;
2029 }
2030
2031 bool LibCallSimplifier::hasFloatVersion(StringRef FuncName) {
2032   LibFunc::Func Func;
2033   SmallString<20> FloatFuncName = FuncName;
2034   FloatFuncName += 'f';
2035   if (TLI->getLibFunc(FloatFuncName, Func))
2036     return TLI->has(Func);
2037   return false;
2038 }
2039
2040 Value *LibCallSimplifier::optimizeStringMemoryLibCall(CallInst *CI,
2041                                                       IRBuilder<> &Builder) {
2042   LibFunc::Func Func;
2043   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2044   StringRef FuncName = Callee->getName();
2045
2046   // Check for string/memory library functions.
2047   if (TLI->getLibFunc(FuncName, Func) && TLI->has(Func)) {
2048     // Make sure we never change the calling convention.
2049     assert((ignoreCallingConv(Func) ||
2050             CI->getCallingConv() == llvm::CallingConv::C) &&
2051       "Optimizing string/memory libcall would change the calling convention");
2052     switch (Func) {
2053     case LibFunc::strcat:
2054       return optimizeStrCat(CI, Builder);
2055     case LibFunc::strncat:
2056       return optimizeStrNCat(CI, Builder);
2057     case LibFunc::strchr:
2058       return optimizeStrChr(CI, Builder);
2059     case LibFunc::strrchr:
2060       return optimizeStrRChr(CI, Builder);
2061     case LibFunc::strcmp:
2062       return optimizeStrCmp(CI, Builder);
2063     case LibFunc::strncmp:
2064       return optimizeStrNCmp(CI, Builder);
2065     case LibFunc::strcpy:
2066       return optimizeStrCpy(CI, Builder);
2067     case LibFunc::stpcpy:
2068       return optimizeStpCpy(CI, Builder);
2069     case LibFunc::strncpy:
2070       return optimizeStrNCpy(CI, Builder);
2071     case LibFunc::strlen:
2072       return optimizeStrLen(CI, Builder);
2073     case LibFunc::strpbrk:
2074       return optimizeStrPBrk(CI, Builder);
2075     case LibFunc::strtol:
2076     case LibFunc::strtod:
2077     case LibFunc::strtof:
2078     case LibFunc::strtoul:
2079     case LibFunc::strtoll:
2080     case LibFunc::strtold:
2081     case LibFunc::strtoull:
2082       return optimizeStrTo(CI, Builder);
2083     case LibFunc::strspn:
2084       return optimizeStrSpn(CI, Builder);
2085     case LibFunc::strcspn:
2086       return optimizeStrCSpn(CI, Builder);
2087     case LibFunc::strstr:
2088       return optimizeStrStr(CI, Builder);
2089     case LibFunc::memchr:
2090       return optimizeMemChr(CI, Builder);
2091     case LibFunc::memcmp:
2092       return optimizeMemCmp(CI, Builder);
2093     case LibFunc::memcpy:
2094       return optimizeMemCpy(CI, Builder);
2095     case LibFunc::memmove:
2096       return optimizeMemMove(CI, Builder);
2097     case LibFunc::memset:
2098       return optimizeMemSet(CI, Builder);
2099     default:
2100       break;
2101     }
2102   }
2103   return nullptr;
2104 }
2105
2106 Value *LibCallSimplifier::optimizeCall(CallInst *CI) {
2107   if (CI->isNoBuiltin())
2108     return nullptr;
2109
2110   LibFunc::Func Func;
2111   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2112   StringRef FuncName = Callee->getName();
2113   IRBuilder<> Builder(CI);
2114   bool isCallingConvC = CI->getCallingConv() == llvm::CallingConv::C;
2115
2116   // Command-line parameter overrides function attribute.
2117   if (EnableUnsafeFPShrink.getNumOccurrences() > 0)
2118     UnsafeFPShrink = EnableUnsafeFPShrink;
2119   else if (canUseUnsafeFPMath(Callee))
2120     UnsafeFPShrink = true;
2121
2122   // First, check for intrinsics.
2123   if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CI)) {
2124     if (!isCallingConvC)
2125       return nullptr;
2126     switch (II->getIntrinsicID()) {
2127     case Intrinsic::pow:
2128       return optimizePow(CI, Builder);
2129     case Intrinsic::exp2:
2130       return optimizeExp2(CI, Builder);
2131     case Intrinsic::fabs:
2132       return optimizeFabs(CI, Builder);
2133     case Intrinsic::log:
2134       return optimizeLog(CI, Builder);
2135     case Intrinsic::sqrt:
2136       return optimizeSqrt(CI, Builder);
2137     default:
2138       return nullptr;
2139     }
2140   }
2141
2142   // Also try to simplify calls to fortified library functions.
2143   if (Value *SimplifiedFortifiedCI = FortifiedSimplifier.optimizeCall(CI)) {
2144     // Try to further simplify the result.
2145     CallInst *SimplifiedCI = dyn_cast<CallInst>(SimplifiedFortifiedCI);
2146     if (SimplifiedCI && SimplifiedCI->getCalledFunction()) {
2147       // Use an IR Builder from SimplifiedCI if available instead of CI
2148       // to guarantee we reach all uses we might replace later on.
2149       IRBuilder<> TmpBuilder(SimplifiedCI);
2150       if (Value *V = optimizeStringMemoryLibCall(SimplifiedCI, TmpBuilder)) {
2151         // If we were able to further simplify, remove the now redundant call.
2152         SimplifiedCI->replaceAllUsesWith(V);
2153         SimplifiedCI->eraseFromParent();
2154         return V;
2155       }
2156     }
2157     return SimplifiedFortifiedCI;
2158   }
2159
2160   // Then check for known library functions.
2161   if (TLI->getLibFunc(FuncName, Func) && TLI->has(Func)) {
2162     // We never change the calling convention.
2163     if (!ignoreCallingConv(Func) && !isCallingConvC)
2164       return nullptr;
2165     if (Value *V = optimizeStringMemoryLibCall(CI, Builder))
2166       return V;
2167     switch (Func) {
2168     case LibFunc::cosf:
2169     case LibFunc::cos:
2170     case LibFunc::cosl:
2171       return optimizeCos(CI, Builder);
2172     case LibFunc::sinpif:
2173     case LibFunc::sinpi:
2174     case LibFunc::cospif:
2175     case LibFunc::cospi:
2176       return optimizeSinCosPi(CI, Builder);
2177     case LibFunc::powf:
2178     case LibFunc::pow:
2179     case LibFunc::powl:
2180       return optimizePow(CI, Builder);
2181     case LibFunc::exp2l:
2182     case LibFunc::exp2:
2183     case LibFunc::exp2f:
2184       return optimizeExp2(CI, Builder);
2185     case LibFunc::fabsf:
2186     case LibFunc::fabs:
2187     case LibFunc::fabsl:
2188       return optimizeFabs(CI, Builder);
2189     case LibFunc::sqrtf:
2190     case LibFunc::sqrt:
2191     case LibFunc::sqrtl:
2192       return optimizeSqrt(CI, Builder);
2193     case LibFunc::ffs:
2194     case LibFunc::ffsl:
2195     case LibFunc::ffsll:
2196       return optimizeFFS(CI, Builder);
2197     case LibFunc::abs:
2198     case LibFunc::labs:
2199     case LibFunc::llabs:
2200       return optimizeAbs(CI, Builder);
2201     case LibFunc::isdigit:
2202       return optimizeIsDigit(CI, Builder);
2203     case LibFunc::isascii:
2204       return optimizeIsAscii(CI, Builder);
2205     case LibFunc::toascii:
2206       return optimizeToAscii(CI, Builder);
2207     case LibFunc::printf:
2208       return optimizePrintF(CI, Builder);
2209     case LibFunc::sprintf:
2210       return optimizeSPrintF(CI, Builder);
2211     case LibFunc::fprintf:
2212       return optimizeFPrintF(CI, Builder);
2213     case LibFunc::fwrite:
2214       return optimizeFWrite(CI, Builder);
2215     case LibFunc::fputs:
2216       return optimizeFPuts(CI, Builder);
2217     case LibFunc::log:
2218     case LibFunc::log10:
2219     case LibFunc::log1p:
2220     case LibFunc::log2:
2221     case LibFunc::logb:
2222       return optimizeLog(CI, Builder);
2223     case LibFunc::puts:
2224       return optimizePuts(CI, Builder);
2225     case LibFunc::tan:
2226     case LibFunc::tanf:
2227     case LibFunc::tanl:
2228       return optimizeTan(CI, Builder);
2229     case LibFunc::perror:
2230       return optimizeErrorReporting(CI, Builder);
2231     case LibFunc::vfprintf:
2232     case LibFunc::fiprintf:
2233       return optimizeErrorReporting(CI, Builder, 0);
2234     case LibFunc::fputc:
2235       return optimizeErrorReporting(CI, Builder, 1);
2236     case LibFunc::ceil:
2237     case LibFunc::floor:
2238     case LibFunc::rint:
2239     case LibFunc::round:
2240     case LibFunc::nearbyint:
2241     case LibFunc::trunc:
2242       if (hasFloatVersion(FuncName))
2243         return optimizeUnaryDoubleFP(CI, Builder, false);
2244       return nullptr;
2245     case LibFunc::acos:
2246     case LibFunc::acosh:
2247     case LibFunc::asin:
2248     case LibFunc::asinh:
2249     case LibFunc::atan:
2250     case LibFunc::atanh:
2251     case LibFunc::cbrt:
2252     case LibFunc::cosh:
2253     case LibFunc::exp:
2254     case LibFunc::exp10:
2255     case LibFunc::expm1:
2256     case LibFunc::sin:
2257     case LibFunc::sinh:
2258     case LibFunc::tanh:
2259       if (UnsafeFPShrink && hasFloatVersion(FuncName))
2260         return optimizeUnaryDoubleFP(CI, Builder, true);
2261       return nullptr;
2262     case LibFunc::copysign:
2263       if (hasFloatVersion(FuncName))
2264         return optimizeBinaryDoubleFP(CI, Builder);
2265       return nullptr;
2266     case LibFunc::fminf:
2267     case LibFunc::fmin:
2268     case LibFunc::fminl:
2269     case LibFunc::fmaxf:
2270     case LibFunc::fmax:
2271     case LibFunc::fmaxl:
2272       return optimizeFMinFMax(CI, Builder);
2273     default:
2274       return nullptr;
2275     }
2276   }
2277   return nullptr;
2278 }
2279
2280 LibCallSimplifier::LibCallSimplifier(
2281     const DataLayout &DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
2282     function_ref<void(Instruction *, Value *)> Replacer)
2283     : FortifiedSimplifier(TLI), DL(DL), TLI(TLI), UnsafeFPShrink(false),
2284       Replacer(Replacer) {}
2285
2286 void LibCallSimplifier::replaceAllUsesWith(Instruction *I, Value *With) {
2287   // Indirect through the replacer used in this instance.
2288   Replacer(I, With);
2289 }
2290
2291 // TODO:
2292 //   Additional cases that we need to add to this file:
2293 //
2294 // cbrt:
2295 //   * cbrt(expN(X))  -> expN(x/3)
2296 //   * cbrt(sqrt(x))  -> pow(x,1/6)
2297 //   * cbrt(cbrt(x))  -> pow(x,1/9)
2298 //
2299 // exp, expf, expl:
2300 //   * exp(log(x))  -> x
2301 //
2302 // log, logf, logl:
2303 //   * log(exp(x))   -> x
2304 //   * log(exp(y))   -> y*log(e)
2305 //   * log(exp2(y))  -> y*log(2)
2306 //   * log(exp10(y)) -> y*log(10)
2307 //   * log(sqrt(x))  -> 0.5*log(x)
2308 //
2309 // lround, lroundf, lroundl:
2310 //   * lround(cnst) -> cnst'
2311 //
2312 // pow, powf, powl:
2313 //   * pow(sqrt(x),y) -> pow(x,y*0.5)
2314 //   * pow(pow(x,y),z)-> pow(x,y*z)
2315 //
2316 // round, roundf, roundl:
2317 //   * round(cnst) -> cnst'
2318 //
2319 // signbit:
2320 //   * signbit(cnst) -> cnst'
2321 //   * signbit(nncst) -> 0 (if pstv is a non-negative constant)
2322 //
2323 // sqrt, sqrtf, sqrtl:
2324 //   * sqrt(expN(x))  -> expN(x*0.5)
2325 //   * sqrt(Nroot(x)) -> pow(x,1/(2*N))
2326 //   * sqrt(pow(x,y)) -> pow(|x|,y*0.5)
2327 //
2328 // trunc, truncf, truncl:
2329 //   * trunc(cnst) -> cnst'
2330 //
2331 //
2332
2333 //===----------------------------------------------------------------------===//
2334 // Fortified Library Call Optimizations
2335 //===----------------------------------------------------------------------===//
2336
2337 bool FortifiedLibCallSimplifier::isFortifiedCallFoldable(CallInst *CI,
2338                                                          unsigned ObjSizeOp,
2339                                                          unsigned SizeOp,
2340                                                          bool isString) {
2341   if (CI->getArgOperand(ObjSizeOp) == CI->getArgOperand(SizeOp))
2342     return true;
2343   if (ConstantInt *ObjSizeCI =
2344           dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(ObjSizeOp))) {
2345     if (ObjSizeCI->isAllOnesValue())
2346       return true;
2347     // If the object size wasn't -1 (unknown), bail out if we were asked to.
2348     if (OnlyLowerUnknownSize)
2349       return false;
2350     if (isString) {
2351       uint64_t Len = GetStringLength(CI->getArgOperand(SizeOp));
2352       // If the length is 0 we don't know how long it is and so we can't
2353       // remove the check.
2354       if (Len == 0)
2355         return false;
2356       return ObjSizeCI->getZExtValue() >= Len;
2357     }
2358     if (ConstantInt *SizeCI = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(SizeOp)))
2359       return ObjSizeCI->getZExtValue() >= SizeCI->getZExtValue();
2360   }
2361   return false;
2362 }
2363
2364 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeMemCpyChk(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
2365   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2366
2367   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, LibFunc::memcpy_chk))
2368     return nullptr;
2369
2370   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 3, 2, false)) {
2371     B.CreateMemCpy(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
2372                    CI->getArgOperand(2), 1);
2373     return CI->getArgOperand(0);
2374   }
2375   return nullptr;
2376 }
2377
2378 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeMemMoveChk(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
2379   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2380
2381   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, LibFunc::memmove_chk))
2382     return nullptr;
2383
2384   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 3, 2, false)) {
2385     B.CreateMemMove(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
2386                     CI->getArgOperand(2), 1);
2387     return CI->getArgOperand(0);
2388   }
2389   return nullptr;
2390 }
2391
2392 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeMemSetChk(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
2393   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2394
2395   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, LibFunc::memset_chk))
2396     return nullptr;
2397
2398   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 3, 2, false)) {
2399     Value *Val = B.CreateIntCast(CI->getArgOperand(1), B.getInt8Ty(), false);
2400     B.CreateMemSet(CI->getArgOperand(0), Val, CI->getArgOperand(2), 1);
2401     return CI->getArgOperand(0);
2402   }
2403   return nullptr;
2404 }
2405
2406 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeStrpCpyChk(CallInst *CI,
2407                                                       IRBuilder<> &B,
2408                                                       LibFunc::Func Func) {
2409   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2410   StringRef Name = Callee->getName();
2411   const DataLayout &DL = CI->getModule()->getDataLayout();
2412
2413   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, Func))
2414     return nullptr;
2415
2416   Value *Dst = CI->getArgOperand(0), *Src = CI->getArgOperand(1),
2417         *ObjSize = CI->getArgOperand(2);
2418
2419   // __stpcpy_chk(x,x,...)  -> x+strlen(x)
2420   if (Func == LibFunc::stpcpy_chk && !OnlyLowerUnknownSize && Dst == Src) {
2421     Value *StrLen = EmitStrLen(Src, B, DL, TLI);
2422     return StrLen ? B.CreateInBoundsGEP(B.getInt8Ty(), Dst, StrLen) : nullptr;
2423   }
2424
2425   // If a) we don't have any length information, or b) we know this will
2426   // fit then just lower to a plain st[rp]cpy. Otherwise we'll keep our
2427   // st[rp]cpy_chk call which may fail at runtime if the size is too long.
2428   // TODO: It might be nice to get a maximum length out of the possible
2429   // string lengths for varying.
2430   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 2, 1, true))
2431     return EmitStrCpy(Dst, Src, B, TLI, Name.substr(2, 6));
2432
2433   if (OnlyLowerUnknownSize)
2434     return nullptr;
2435
2436   // Maybe we can stil fold __st[rp]cpy_chk to __memcpy_chk.
2437   uint64_t Len = GetStringLength(Src);
2438   if (Len == 0)
2439     return nullptr;
2440
2441   Type *SizeTTy = DL.getIntPtrType(CI->getContext());
2442   Value *LenV = ConstantInt::get(SizeTTy, Len);
2443   Value *Ret = EmitMemCpyChk(Dst, Src, LenV, ObjSize, B, DL, TLI);
2444   // If the function was an __stpcpy_chk, and we were able to fold it into
2445   // a __memcpy_chk, we still need to return the correct end pointer.
2446   if (Ret && Func == LibFunc::stpcpy_chk)
2447     return B.CreateGEP(B.getInt8Ty(), Dst, ConstantInt::get(SizeTTy, Len - 1));
2448   return Ret;
2449 }
2450
2451 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeStrpNCpyChk(CallInst *CI,
2452                                                        IRBuilder<> &B,
2453                                                        LibFunc::Func Func) {
2454   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2455   StringRef Name = Callee->getName();
2456
2457   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, Func))
2458     return nullptr;
2459   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 3, 2, false)) {
2460     Value *Ret = EmitStrNCpy(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
2461                              CI->getArgOperand(2), B, TLI, Name.substr(2, 7));
2462     return Ret;
2463   }
2464   return nullptr;
2465 }
2466
2467 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeCall(CallInst *CI) {
2468   // FIXME: We shouldn't be changing "nobuiltin" or TLI unavailable calls here.
2469   // Some clang users checked for _chk libcall availability using:
2470   //   __has_builtin(__builtin___memcpy_chk)
2471   // When compiling with -fno-builtin, this is always true.
2472   // When passing -ffreestanding/-mkernel, which both imply -fno-builtin, we
2473   // end up with fortified libcalls, which isn't acceptable in a freestanding
2474   // environment which only provides their non-fortified counterparts.
2475   //
2476   // Until we change clang and/or teach external users to check for availability
2477   // differently, disregard the "nobuiltin" attribute and TLI::has.
2478   //
2479   // PR23093.
2480
2481   LibFunc::Func Func;
2482   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2483   StringRef FuncName = Callee->getName();
2484   IRBuilder<> Builder(CI);
2485   bool isCallingConvC = CI->getCallingConv() == llvm::CallingConv::C;
2486
2487   // First, check that this is a known library functions.
2488   if (!TLI->getLibFunc(FuncName, Func))
2489     return nullptr;
2490
2491   // We never change the calling convention.
2492   if (!ignoreCallingConv(Func) && !isCallingConvC)
2493     return nullptr;
2494
2495   switch (Func) {
2496   case LibFunc::memcpy_chk:
2497     return optimizeMemCpyChk(CI, Builder);
2498   case LibFunc::memmove_chk:
2499     return optimizeMemMoveChk(CI, Builder);
2500   case LibFunc::memset_chk:
2501     return optimizeMemSetChk(CI, Builder);
2502   case LibFunc::stpcpy_chk:
2503   case LibFunc::strcpy_chk:
2504     return optimizeStrpCpyChk(CI, Builder, Func);
2505   case LibFunc::stpncpy_chk:
2506   case LibFunc::strncpy_chk:
2507     return optimizeStrpNCpyChk(CI, Builder, Func);
2508   default:
2509     break;
2510   }
2511   return nullptr;
2512 }
2513
2514 FortifiedLibCallSimplifier::FortifiedLibCallSimplifier(
2515     const TargetLibraryInfo *TLI, bool OnlyLowerUnknownSize)
2516     : TLI(TLI), OnlyLowerUnknownSize(OnlyLowerUnknownSize) {}