lib/Transforms/Utils/SimplifyLibCalls.cpp

   1 //===------ SimplifyLibCalls.cpp - Library calls simplifier ---------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This is a utility pass used for testing the InstructionSimplify analysis.
  11 // The analysis is applied to every instruction, and if it simplifies then the
  12 // instruction is replaced by the simplification.  If you are looking for a pass
  13 // that performs serious instruction folding, use the instcombine pass instead.
  14 //
  15 //===----------------------------------------------------------------------===//
  16
  17 #include "llvm/Transforms/Utils/SimplifyLibCalls.h"
  18 #include "llvm/ADT/SmallString.h"
  19 #include "llvm/ADT/StringMap.h"
  20 #include "llvm/ADT/Triple.h"
  21 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  22 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
  23 #include "llvm/IR/DiagnosticInfo.h"
  24 #include "llvm/IR/Function.h"
  25 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
  26 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
  27 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
  28 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
  29 #include "llvm/IR/Module.h"
  30 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
  31 #include "llvm/Support/Allocator.h"
  32 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  33 #include "llvm/Analysis/TargetLibraryInfo.h"
  34 #include "llvm/Transforms/Utils/BuildLibCalls.h"
  35
  36 using namespace llvm;
  37 using namespace PatternMatch;
  38
  39 static cl::opt<bool>
  40     ColdErrorCalls("error-reporting-is-cold", cl::init(true), cl::Hidden,
  41                    cl::desc("Treat error-reporting calls as cold"));
  42
  43 static cl::opt<bool>
  44     EnableUnsafeFPShrink("enable-double-float-shrink", cl::Hidden,
  45                          cl::init(false),
  46                          cl::desc("Enable unsafe double to float "
  47                                   "shrinking for math lib calls"));
  48
  49
  50 //===----------------------------------------------------------------------===//
  51 // Helper Functions
  52 //===----------------------------------------------------------------------===//
  53
  54 static bool ignoreCallingConv(LibFunc::Func Func) {
  55   switch (Func) {
  56   case LibFunc::abs:
  57   case LibFunc::labs:
  58   case LibFunc::llabs:
  59   case LibFunc::strlen:
  60     return true;
  61   default:
  62     return false;
  63   }
  64   llvm_unreachable("All cases should be covered in the switch.");
  65 }
  66
  67 /// isOnlyUsedInZeroEqualityComparison - Return true if it only matters that the
  68 /// value is equal or not-equal to zero.
  69 static bool isOnlyUsedInZeroEqualityComparison(Value *V) {
  70   for (User *U : V->users()) {
  71     if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(U))
  72       if (IC->isEquality())
  73         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(IC->getOperand(1)))
  74           if (C->isNullValue())
  75             continue;
  76     // Unknown instruction.
  77     return false;
  78   }
  79   return true;
  80 }
  81
  82 /// isOnlyUsedInEqualityComparison - Return true if it is only used in equality
  83 /// comparisons with With.
  84 static bool isOnlyUsedInEqualityComparison(Value *V, Value *With) {
  85   for (User *U : V->users()) {
  86     if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(U))
  87       if (IC->isEquality() && IC->getOperand(1) == With)
  88         continue;
  89     // Unknown instruction.
  90     return false;
  91   }
  92   return true;
  93 }
  94
  95 static bool callHasFloatingPointArgument(const CallInst *CI) {
  96   for (CallInst::const_op_iterator it = CI->op_begin(), e = CI->op_end();
  97        it != e; ++it) {
  98     if ((*it)->getType()->isFloatingPointTy())
  99       return true;
 100   }
 101   return false;
 102 }
 103
 104 /// \brief Check whether the overloaded unary floating point function
 105 /// corresponing to \a Ty is available.
 106 static bool hasUnaryFloatFn(const TargetLibraryInfo *TLI, Type *Ty,
 107                             LibFunc::Func DoubleFn, LibFunc::Func FloatFn,
 108                             LibFunc::Func LongDoubleFn) {
 109   switch (Ty->getTypeID()) {
 110   case Type::FloatTyID:
 111     return TLI->has(FloatFn);
 112   case Type::DoubleTyID:
 113     return TLI->has(DoubleFn);
 114   default:
 115     return TLI->has(LongDoubleFn);
 116   }
 117 }
 118
 119 /// \brief Returns whether \p F matches the signature expected for the
 120 /// string/memory copying library function \p Func.
 121 /// Acceptable functions are st[rp][n]?cpy, memove, memcpy, and memset.
 122 /// Their fortified (_chk) counterparts are also accepted.
 123 static bool checkStringCopyLibFuncSignature(Function *F, LibFunc::Func Func) {
 124   const DataLayout &DL = F->getParent()->getDataLayout();
 125   FunctionType *FT = F->getFunctionType();
 126   LLVMContext &Context = F->getContext();
 127   Type *PCharTy = Type::getInt8PtrTy(Context);
 128   Type *SizeTTy = DL.getIntPtrType(Context);
 129   unsigned NumParams = FT->getNumParams();
 130
 131   // All string libfuncs return the same type as the first parameter.
 132   if (FT->getReturnType() != FT->getParamType(0))
 133     return false;
 134
 135   switch (Func) {
 136   default:
 137     llvm_unreachable("Can't check signature for non-string-copy libfunc.");
 138   case LibFunc::stpncpy_chk:
 139   case LibFunc::strncpy_chk:
 140     --NumParams; // fallthrough
 141   case LibFunc::stpncpy:
 142   case LibFunc::strncpy: {
 143     if (NumParams != 3 || FT->getParamType(0) != FT->getParamType(1) ||
 144         FT->getParamType(0) != PCharTy || !FT->getParamType(2)->isIntegerTy())
 145       return false;
 146     break;
 147   }
 148   case LibFunc::strcpy_chk:
 149   case LibFunc::stpcpy_chk:
 150     --NumParams; // fallthrough
 151   case LibFunc::stpcpy:
 152   case LibFunc::strcpy: {
 153     if (NumParams != 2 || FT->getParamType(0) != FT->getParamType(1) ||
 154         FT->getParamType(0) != PCharTy)
 155       return false;
 156     break;
 157   }
 158   case LibFunc::memmove_chk:
 159   case LibFunc::memcpy_chk:
 160     --NumParams; // fallthrough
 161   case LibFunc::memmove:
 162   case LibFunc::memcpy: {
 163     if (NumParams != 3 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 164         !FT->getParamType(1)->isPointerTy() || FT->getParamType(2) != SizeTTy)
 165       return false;
 166     break;
 167   }
 168   case LibFunc::memset_chk:
 169     --NumParams; // fallthrough
 170   case LibFunc::memset: {
 171     if (NumParams != 3 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 172         !FT->getParamType(1)->isIntegerTy() || FT->getParamType(2) != SizeTTy)
 173       return false;
 174     break;
 175   }
 176   }
 177   // If this is a fortified libcall, the last parameter is a size_t.
 178   if (NumParams == FT->getNumParams() - 1)
 179     return FT->getParamType(FT->getNumParams() - 1) == SizeTTy;
 180   return true;
 181 }
 182
 183 //===----------------------------------------------------------------------===//
 184 // String and Memory Library Call Optimizations
 185 //===----------------------------------------------------------------------===//
 186
 187 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrCat(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 188   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
 189   // Verify the "strcat" function prototype.
 190   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 191   if (FT->getNumParams() != 2||
 192       FT->getReturnType() != B.getInt8PtrTy() ||
 193       FT->getParamType(0) != FT->getReturnType() ||
 194       FT->getParamType(1) != FT->getReturnType())
 195     return nullptr;
 196
 197   // Extract some information from the instruction
 198   Value *Dst = CI->getArgOperand(0);
 199   Value *Src = CI->getArgOperand(1);
 200
 201   // See if we can get the length of the input string.
 202   uint64_t Len = GetStringLength(Src);
 203   if (Len == 0)
 204     return nullptr;
 205   --Len; // Unbias length.
 206
 207   // Handle the simple, do-nothing case: strcat(x, "") -> x
 208   if (Len == 0)
 209     return Dst;
 210
 211   return emitStrLenMemCpy(Src, Dst, Len, B);
 212 }
 213
 214 Value *LibCallSimplifier::emitStrLenMemCpy(Value *Src, Value *Dst, uint64_t Len,
 215                                            IRBuilder<> &B) {
 216   // We need to find the end of the destination string.  That's where the
 217   // memory is to be moved to. We just generate a call to strlen.
 218   Value *DstLen = EmitStrLen(Dst, B, DL, TLI);
 219   if (!DstLen)
 220     return nullptr;
 221
 222   // Now that we have the destination's length, we must index into the
 223   // destination's pointer to get the actual memcpy destination (end of
 224   // the string .. we're concatenating).
 225   Value *CpyDst = B.CreateGEP(Dst, DstLen, "endptr");
 226
 227   // We have enough information to now generate the memcpy call to do the
 228   // concatenation for us.  Make a memcpy to copy the nul byte with align = 1.
 229   B.CreateMemCpy(CpyDst, Src,
 230                  ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(Src->getContext()), Len + 1),
 231                  1);
 232   return Dst;
 233 }
 234
 235 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrNCat(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 236   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
 237   // Verify the "strncat" function prototype.
 238   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 239   if (FT->getNumParams() != 3 || FT->getReturnType() != B.getInt8PtrTy() ||
 240       FT->getParamType(0) != FT->getReturnType() ||
 241       FT->getParamType(1) != FT->getReturnType() ||
 242       !FT->getParamType(2)->isIntegerTy())
 243     return nullptr;
 244
 245   // Extract some information from the instruction
 246   Value *Dst = CI->getArgOperand(0);
 247   Value *Src = CI->getArgOperand(1);
 248   uint64_t Len;
 249
 250   // We don't do anything if length is not constant
 251   if (ConstantInt *LengthArg = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(2)))
 252     Len = LengthArg->getZExtValue();
 253   else
 254     return nullptr;
 255
 256   // See if we can get the length of the input string.
 257   uint64_t SrcLen = GetStringLength(Src);
 258   if (SrcLen == 0)
 259     return nullptr;
 260   --SrcLen; // Unbias length.
 261
 262   // Handle the simple, do-nothing cases:
 263   // strncat(x, "", c) -> x
 264   // strncat(x,  c, 0) -> x
 265   if (SrcLen == 0 || Len == 0)
 266     return Dst;
 267
 268   // We don't optimize this case
 269   if (Len < SrcLen)
 270     return nullptr;
 271
 272   // strncat(x, s, c) -> strcat(x, s)
 273   // s is constant so the strcat can be optimized further
 274   return emitStrLenMemCpy(Src, Dst, SrcLen, B);
 275 }
 276
 277 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrChr(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 278   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
 279   // Verify the "strchr" function prototype.
 280   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 281   if (FT->getNumParams() != 2 || FT->getReturnType() != B.getInt8PtrTy() ||
 282       FT->getParamType(0) != FT->getReturnType() ||
 283       !FT->getParamType(1)->isIntegerTy(32))
 284     return nullptr;
 285
 286   Value *SrcStr = CI->getArgOperand(0);
 287
 288   // If the second operand is non-constant, see if we can compute the length
 289   // of the input string and turn this into memchr.
 290   ConstantInt *CharC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(1));
 291   if (!CharC) {
 292     uint64_t Len = GetStringLength(SrcStr);
 293     if (Len == 0 || !FT->getParamType(1)->isIntegerTy(32)) // memchr needs i32.
 294       return nullptr;
 295
 296     return EmitMemChr(SrcStr, CI->getArgOperand(1), // include nul.
 297                       ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(CI->getContext()), Len),
 298                       B, DL, TLI);
 299   }
 300
 301   // Otherwise, the character is a constant, see if the first argument is
 302   // a string literal.  If so, we can constant fold.
 303   StringRef Str;
 304   if (!getConstantStringInfo(SrcStr, Str)) {
 305     if (CharC->isZero()) // strchr(p, 0) -> p + strlen(p)
 306       return B.CreateGEP(SrcStr, EmitStrLen(SrcStr, B, DL, TLI), "strchr");
 307     return nullptr;
 308   }
 309
 310   // Compute the offset, make sure to handle the case when we're searching for
 311   // zero (a weird way to spell strlen).
 312   size_t I = (0xFF & CharC->getSExtValue()) == 0
 313                  ? Str.size()
 314                  : Str.find(CharC->getSExtValue());
 315   if (I == StringRef::npos) // Didn't find the char.  strchr returns null.
 316     return Constant::getNullValue(CI->getType());
 317
 318   // strchr(s+n,c)  -> gep(s+n+i,c)
 319   return B.CreateGEP(SrcStr, B.getInt64(I), "strchr");
 320 }
 321
 322 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrRChr(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 323   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
 324   // Verify the "strrchr" function prototype.
 325   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 326   if (FT->getNumParams() != 2 || FT->getReturnType() != B.getInt8PtrTy() ||
 327       FT->getParamType(0) != FT->getReturnType() ||
 328       !FT->getParamType(1)->isIntegerTy(32))
 329     return nullptr;
 330
 331   Value *SrcStr = CI->getArgOperand(0);
 332   ConstantInt *CharC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(1));
 333
 334   // Cannot fold anything if we're not looking for a constant.
 335   if (!CharC)
 336     return nullptr;
 337
 338   StringRef Str;
 339   if (!getConstantStringInfo(SrcStr, Str)) {
 340     // strrchr(s, 0) -> strchr(s, 0)
 341     if (CharC->isZero())
 342       return EmitStrChr(SrcStr, '\0', B, TLI);
 343     return nullptr;
 344   }
 345
 346   // Compute the offset.
 347   size_t I = (0xFF & CharC->getSExtValue()) == 0
 348                  ? Str.size()
 349                  : Str.rfind(CharC->getSExtValue());
 350   if (I == StringRef::npos) // Didn't find the char. Return null.
 351     return Constant::getNullValue(CI->getType());
 352
 353   // strrchr(s+n,c) -> gep(s+n+i,c)
 354   return B.CreateGEP(SrcStr, B.getInt64(I), "strrchr");
 355 }
 356
 357 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrCmp(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 358   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
 359   // Verify the "strcmp" function prototype.
 360   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 361   if (FT->getNumParams() != 2 || !FT->getReturnType()->isIntegerTy(32) ||
 362       FT->getParamType(0) != FT->getParamType(1) ||
 363       FT->getParamType(0) != B.getInt8PtrTy())
 364     return nullptr;
 365
 366   Value *Str1P = CI->getArgOperand(0), *Str2P = CI->getArgOperand(1);
 367   if (Str1P == Str2P) // strcmp(x,x)  -> 0
 368     return ConstantInt::get(CI->getType(), 0);
 369
 370   StringRef Str1, Str2;
 371   bool HasStr1 = getConstantStringInfo(Str1P, Str1);
 372   bool HasStr2 = getConstantStringInfo(Str2P, Str2);
 373
 374   // strcmp(x, y)  -> cnst  (if both x and y are constant strings)
 375   if (HasStr1 && HasStr2)
 376     return ConstantInt::get(CI->getType(), Str1.compare(Str2));
 377
 378   if (HasStr1 && Str1.empty()) // strcmp("", x) -> -*x
 379     return B.CreateNeg(
 380         B.CreateZExt(B.CreateLoad(Str2P, "strcmpload"), CI->getType()));
 381
 382   if (HasStr2 && Str2.empty()) // strcmp(x,"") -> *x
 383     return B.CreateZExt(B.CreateLoad(Str1P, "strcmpload"), CI->getType());
 384
 385   // strcmp(P, "x") -> memcmp(P, "x", 2)
 386   uint64_t Len1 = GetStringLength(Str1P);
 387   uint64_t Len2 = GetStringLength(Str2P);
 388   if (Len1 && Len2) {
 389     return EmitMemCmp(Str1P, Str2P,
 390                       ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(CI->getContext()),
 391                                        std::min(Len1, Len2)),
 392                       B, DL, TLI);
 393   }
 394
 395   return nullptr;
 396 }
 397
 398 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrNCmp(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 399   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
 400   // Verify the "strncmp" function prototype.
 401   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 402   if (FT->getNumParams() != 3 || !FT->getReturnType()->isIntegerTy(32) ||
 403       FT->getParamType(0) != FT->getParamType(1) ||
 404       FT->getParamType(0) != B.getInt8PtrTy() ||
 405       !FT->getParamType(2)->isIntegerTy())
 406     return nullptr;
 407
 408   Value *Str1P = CI->getArgOperand(0), *Str2P = CI->getArgOperand(1);
 409   if (Str1P == Str2P) // strncmp(x,x,n)  -> 0
 410     return ConstantInt::get(CI->getType(), 0);
 411
 412   // Get the length argument if it is constant.
 413   uint64_t Length;
 414   if (ConstantInt *LengthArg = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(2)))
 415     Length = LengthArg->getZExtValue();
 416   else
 417     return nullptr;
 418
 419   if (Length == 0) // strncmp(x,y,0)   -> 0
 420     return ConstantInt::get(CI->getType(), 0);
 421
 422   if (Length == 1) // strncmp(x,y,1) -> memcmp(x,y,1)
 423     return EmitMemCmp(Str1P, Str2P, CI->getArgOperand(2), B, DL, TLI);
 424
 425   StringRef Str1, Str2;
 426   bool HasStr1 = getConstantStringInfo(Str1P, Str1);
 427   bool HasStr2 = getConstantStringInfo(Str2P, Str2);
 428
 429   // strncmp(x, y)  -> cnst  (if both x and y are constant strings)
 430   if (HasStr1 && HasStr2) {
 431     StringRef SubStr1 = Str1.substr(0, Length);
 432     StringRef SubStr2 = Str2.substr(0, Length);
 433     return ConstantInt::get(CI->getType(), SubStr1.compare(SubStr2));
 434   }
 435
 436   if (HasStr1 && Str1.empty()) // strncmp("", x, n) -> -*x
 437     return B.CreateNeg(
 438         B.CreateZExt(B.CreateLoad(Str2P, "strcmpload"), CI->getType()));
 439
 440   if (HasStr2 && Str2.empty()) // strncmp(x, "", n) -> *x
 441     return B.CreateZExt(B.CreateLoad(Str1P, "strcmpload"), CI->getType());
 442
 443   return nullptr;
 444 }
 445
 446 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrCpy(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 447   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
 448
 449   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, LibFunc::strcpy))
 450     return nullptr;
 451
 452   Value *Dst = CI->getArgOperand(0), *Src = CI->getArgOperand(1);
 453   if (Dst == Src) // strcpy(x,x)  -> x
 454     return Src;
 455
 456   // See if we can get the length of the input string.
 457   uint64_t Len = GetStringLength(Src);
 458   if (Len == 0)
 459     return nullptr;
 460
 461   // We have enough information to now generate the memcpy call to do the
 462   // copy for us.  Make a memcpy to copy the nul byte with align = 1.
 463   B.CreateMemCpy(Dst, Src,
 464                  ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(CI->getContext()), Len), 1);
 465   return Dst;
 466 }
 467
 468 Value *LibCallSimplifier::optimizeStpCpy(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 469   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
 470   // Verify the "stpcpy" function prototype.
 471   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 472
 473   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, LibFunc::stpcpy))
 474     return nullptr;
 475
 476   Value *Dst = CI->getArgOperand(0), *Src = CI->getArgOperand(1);
 477   if (Dst == Src) { // stpcpy(x,x)  -> x+strlen(x)
 478     Value *StrLen = EmitStrLen(Src, B, DL, TLI);
 479     return StrLen ? B.CreateInBoundsGEP(Dst, StrLen) : nullptr;
 480   }
 481
 482   // See if we can get the length of the input string.
 483   uint64_t Len = GetStringLength(Src);
 484   if (Len == 0)
 485     return nullptr;
 486
 487   Type *PT = FT->getParamType(0);
 488   Value *LenV = ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(PT), Len);
 489   Value *DstEnd =
 490       B.CreateGEP(Dst, ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(PT), Len - 1));
 491
 492   // We have enough information to now generate the memcpy call to do the
 493   // copy for us.  Make a memcpy to copy the nul byte with align = 1.
 494   B.CreateMemCpy(Dst, Src, LenV, 1);
 495   return DstEnd;
 496 }
 497
 498 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrNCpy(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 499   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
 500   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 501
 502   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, LibFunc::strncpy))
 503     return nullptr;
 504
 505   Value *Dst = CI->getArgOperand(0);
 506   Value *Src = CI->getArgOperand(1);
 507   Value *LenOp = CI->getArgOperand(2);
 508
 509   // See if we can get the length of the input string.
 510   uint64_t SrcLen = GetStringLength(Src);
 511   if (SrcLen == 0)
 512     return nullptr;
 513   --SrcLen;
 514
 515   if (SrcLen == 0) {
 516     // strncpy(x, "", y) -> memset(x, '\0', y, 1)
 517     B.CreateMemSet(Dst, B.getInt8('\0'), LenOp, 1);
 518     return Dst;
 519   }
 520
 521   uint64_t Len;
 522   if (ConstantInt *LengthArg = dyn_cast<ConstantInt>(LenOp))
 523     Len = LengthArg->getZExtValue();
 524   else
 525     return nullptr;
 526
 527   if (Len == 0)
 528     return Dst; // strncpy(x, y, 0) -> x
 529
 530   // Let strncpy handle the zero padding
 531   if (Len > SrcLen + 1)
 532     return nullptr;
 533
 534   Type *PT = FT->getParamType(0);
 535   // strncpy(x, s, c) -> memcpy(x, s, c, 1) [s and c are constant]
 536   B.CreateMemCpy(Dst, Src, ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(PT), Len), 1);
 537
 538   return Dst;
 539 }
 540
 541 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrLen(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 542   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
 543   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 544   if (FT->getNumParams() != 1 || FT->getParamType(0) != B.getInt8PtrTy() ||
 545       !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
 546     return nullptr;
 547
 548   Value *Src = CI->getArgOperand(0);
 549
 550   // Constant folding: strlen("xyz") -> 3
 551   if (uint64_t Len = GetStringLength(Src))
 552     return ConstantInt::get(CI->getType(), Len - 1);
 553
 554   // strlen(x?"foo":"bars") --> x ? 3 : 4
 555   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src)) {
 556     uint64_t LenTrue = GetStringLength(SI->getTrueValue());
 557     uint64_t LenFalse = GetStringLength(SI->getFalseValue());
 558     if (LenTrue && LenFalse) {
 559       Function *Caller = CI->getParent()->getParent();
 560       emitOptimizationRemark(CI->getContext(), "simplify-libcalls", *Caller,
 561                              SI->getDebugLoc(),
 562                              "folded strlen(select) to select of constants");
 563       return B.CreateSelect(SI->getCondition(),
 564                             ConstantInt::get(CI->getType(), LenTrue - 1),
 565                             ConstantInt::get(CI->getType(), LenFalse - 1));
 566     }
 567   }
 568
 569   // strlen(x) != 0 --> *x != 0
 570   // strlen(x) == 0 --> *x == 0
 571   if (isOnlyUsedInZeroEqualityComparison(CI))
 572     return B.CreateZExt(B.CreateLoad(Src, "strlenfirst"), CI->getType());
 573
 574   return nullptr;
 575 }
 576
 577 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrPBrk(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 578   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
 579   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 580   if (FT->getNumParams() != 2 || FT->getParamType(0) != B.getInt8PtrTy() ||
 581       FT->getParamType(1) != FT->getParamType(0) ||
 582       FT->getReturnType() != FT->getParamType(0))
 583     return nullptr;
 584
 585   StringRef S1, S2;
 586   bool HasS1 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), S1);
 587   bool HasS2 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), S2);
 588
 589   // strpbrk(s, "") -> nullptr
 590   // strpbrk("", s) -> nullptr
 591   if ((HasS1 && S1.empty()) || (HasS2 && S2.empty()))
 592     return Constant::getNullValue(CI->getType());
 593
 594   // Constant folding.
 595   if (HasS1 && HasS2) {
 596     size_t I = S1.find_first_of(S2);
 597     if (I == StringRef::npos) // No match.
 598       return Constant::getNullValue(CI->getType());
 599
 600     return B.CreateGEP(CI->getArgOperand(0), B.getInt64(I), "strpbrk");
 601   }
 602
 603   // strpbrk(s, "a") -> strchr(s, 'a')
 604   if (HasS2 && S2.size() == 1)
 605     return EmitStrChr(CI->getArgOperand(0), S2[0], B, TLI);
 606
 607   return nullptr;
 608 }
 609
 610 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrTo(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 611   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
 612   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 613   if ((FT->getNumParams() != 2 && FT->getNumParams() != 3) ||
 614       !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 615       !FT->getParamType(1)->isPointerTy())
 616     return nullptr;
 617
 618   Value *EndPtr = CI->getArgOperand(1);
 619   if (isa<ConstantPointerNull>(EndPtr)) {
 620     // With a null EndPtr, this function won't capture the main argument.
 621     // It would be readonly too, except that it still may write to errno.
 622     CI->addAttribute(1, Attribute::NoCapture);
 623   }
 624
 625   return nullptr;
 626 }
 627
 628 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrSpn(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 629   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
 630   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 631   if (FT->getNumParams() != 2 || FT->getParamType(0) != B.getInt8PtrTy() ||
 632       FT->getParamType(1) != FT->getParamType(0) ||
 633       !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
 634     return nullptr;
 635
 636   StringRef S1, S2;
 637   bool HasS1 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), S1);
 638   bool HasS2 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), S2);
 639
 640   // strspn(s, "") -> 0
 641   // strspn("", s) -> 0
 642   if ((HasS1 && S1.empty()) || (HasS2 && S2.empty()))
 643     return Constant::getNullValue(CI->getType());
 644
 645   // Constant folding.
 646   if (HasS1 && HasS2) {
 647     size_t Pos = S1.find_first_not_of(S2);
 648     if (Pos == StringRef::npos)
 649       Pos = S1.size();
 650     return ConstantInt::get(CI->getType(), Pos);
 651   }
 652
 653   return nullptr;
 654 }
 655
 656 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrCSpn(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 657   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
 658   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 659   if (FT->getNumParams() != 2 || FT->getParamType(0) != B.getInt8PtrTy() ||
 660       FT->getParamType(1) != FT->getParamType(0) ||
 661       !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
 662     return nullptr;
 663
 664   StringRef S1, S2;
 665   bool HasS1 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), S1);
 666   bool HasS2 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), S2);
 667
 668   // strcspn("", s) -> 0
 669   if (HasS1 && S1.empty())
 670     return Constant::getNullValue(CI->getType());
 671
 672   // Constant folding.
 673   if (HasS1 && HasS2) {
 674     size_t Pos = S1.find_first_of(S2);
 675     if (Pos == StringRef::npos)
 676       Pos = S1.size();
 677     return ConstantInt::get(CI->getType(), Pos);
 678   }
 679
 680   // strcspn(s, "") -> strlen(s)
 681   if (HasS2 && S2.empty())
 682     return EmitStrLen(CI->getArgOperand(0), B, DL, TLI);
 683
 684   return nullptr;
 685 }
 686
 687 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrStr(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 688   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
 689   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 690   if (FT->getNumParams() != 2 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 691       !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
 692       !FT->getReturnType()->isPointerTy())
 693     return nullptr;
 694
 695   // fold strstr(x, x) -> x.
 696   if (CI->getArgOperand(0) == CI->getArgOperand(1))
 697     return B.CreateBitCast(CI->getArgOperand(0), CI->getType());
 698
 699   // fold strstr(a, b) == a -> strncmp(a, b, strlen(b)) == 0
 700   if (isOnlyUsedInEqualityComparison(CI, CI->getArgOperand(0))) {
 701     Value *StrLen = EmitStrLen(CI->getArgOperand(1), B, DL, TLI);
 702     if (!StrLen)
 703       return nullptr;
 704     Value *StrNCmp = EmitStrNCmp(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
 705                                  StrLen, B, DL, TLI);
 706     if (!StrNCmp)
 707       return nullptr;
 708     for (auto UI = CI->user_begin(), UE = CI->user_end(); UI != UE;) {
 709       ICmpInst *Old = cast<ICmpInst>(*UI++);
 710       Value *Cmp =
 711           B.CreateICmp(Old->getPredicate(), StrNCmp,
 712                        ConstantInt::getNullValue(StrNCmp->getType()), "cmp");
 713       replaceAllUsesWith(Old, Cmp);
 714     }
 715     return CI;
 716   }
 717
 718   // See if either input string is a constant string.
 719   StringRef SearchStr, ToFindStr;
 720   bool HasStr1 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), SearchStr);
 721   bool HasStr2 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), ToFindStr);
 722
 723   // fold strstr(x, "") -> x.
 724   if (HasStr2 && ToFindStr.empty())
 725     return B.CreateBitCast(CI->getArgOperand(0), CI->getType());
 726
 727   // If both strings are known, constant fold it.
 728   if (HasStr1 && HasStr2) {
 729     size_t Offset = SearchStr.find(ToFindStr);
 730
 731     if (Offset == StringRef::npos) // strstr("foo", "bar") -> null
 732       return Constant::getNullValue(CI->getType());
 733
 734     // strstr("abcd", "bc") -> gep((char*)"abcd", 1)
 735     Value *Result = CastToCStr(CI->getArgOperand(0), B);
 736     Result = B.CreateConstInBoundsGEP1_64(Result, Offset, "strstr");
 737     return B.CreateBitCast(Result, CI->getType());
 738   }
 739
 740   // fold strstr(x, "y") -> strchr(x, 'y').
 741   if (HasStr2 && ToFindStr.size() == 1) {
 742     Value *StrChr = EmitStrChr(CI->getArgOperand(0), ToFindStr[0], B, TLI);
 743     return StrChr ? B.CreateBitCast(StrChr, CI->getType()) : nullptr;
 744   }
 745   return nullptr;
 746 }
 747
 748 Value *LibCallSimplifier::optimizeMemChr(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 749   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
 750   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 751   if (FT->getNumParams() != 3 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 752       !FT->getParamType(1)->isIntegerTy(32) ||
 753       !FT->getParamType(2)->isIntegerTy() ||
 754       !FT->getReturnType()->isPointerTy())
 755     return nullptr;
 756
 757   Value *SrcStr = CI->getArgOperand(0);
 758   ConstantInt *CharC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(1));
 759   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(2));
 760
 761   // memchr(x, y, 0) -> null
 762   if (LenC && LenC->isNullValue())
 763     return Constant::getNullValue(CI->getType());
 764
 765   // From now on we need at least constant length and string.
 766   StringRef Str;
 767   if (!LenC || !getConstantStringInfo(SrcStr, Str, 0, /*TrimAtNul=*/false))
 768     return nullptr;
 769
 770   // Truncate the string to LenC. If Str is smaller than LenC we will still only
 771   // scan the string, as reading past the end of it is undefined and we can just
 772   // return null if we don't find the char.
 773   Str = Str.substr(0, LenC->getZExtValue());
 774
 775   // If the char is variable but the input str and length are not we can turn
 776   // this memchr call into a simple bit field test. Of course this only works
 777   // when the return value is only checked against null.
 778   //
 779   // It would be really nice to reuse switch lowering here but we can't change
 780   // the CFG at this point.
 781   //
 782   // memchr("\r\n", C, 2) != nullptr -> (C & ((1 << '\r') | (1 << '\n'))) != 0
 783   //   after bounds check.
 784   if (!CharC && !Str.empty() && isOnlyUsedInZeroEqualityComparison(CI)) {
 785     unsigned char Max = *std::max_element(Str.begin(), Str.end());
 786
 787     // Make sure the bit field we're about to create fits in a register on the
 788     // target.
 789     // FIXME: On a 64 bit architecture this prevents us from using the
 790     // interesting range of alpha ascii chars. We could do better by emitting
 791     // two bitfields or shifting the range by 64 if no lower chars are used.
 792     if (!DL.fitsInLegalInteger(Max + 1))
 793       return nullptr;
 794
 795     // For the bit field use a power-of-2 type with at least 8 bits to avoid
 796     // creating unnecessary illegal types.
 797     unsigned char Width = NextPowerOf2(std::max((unsigned char)7, Max));
 798
 799     // Now build the bit field.
 800     APInt Bitfield(Width, 0);
 801     for (char C : Str)
 802       Bitfield.setBit((unsigned char)C);
 803     Value *BitfieldC = B.getInt(Bitfield);
 804
 805     // First check that the bit field access is within bounds.
 806     Value *C = B.CreateZExtOrTrunc(CI->getArgOperand(1), BitfieldC->getType());
 807     Value *Bounds = B.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_ULT, C, B.getIntN(Width, Width),
 808                                  "memchr.bounds");
 809
 810     // Create code that checks if the given bit is set in the field.
 811     Value *Shl = B.CreateShl(B.getIntN(Width, 1ULL), C);
 812     Value *Bits = B.CreateIsNotNull(B.CreateAnd(Shl, BitfieldC), "memchr.bits");
 813
 814     // Finally merge both checks and cast to pointer type. The inttoptr
 815     // implicitly zexts the i1 to intptr type.
 816     return B.CreateIntToPtr(B.CreateAnd(Bounds, Bits, "memchr"), CI->getType());
 817   }
 818
 819   // Check if all arguments are constants.  If so, we can constant fold.
 820   if (!CharC)
 821     return nullptr;
 822
 823   // Compute the offset.
 824   size_t I = Str.find(CharC->getSExtValue() & 0xFF);
 825   if (I == StringRef::npos) // Didn't find the char.  memchr returns null.
 826     return Constant::getNullValue(CI->getType());
 827
 828   // memchr(s+n,c,l) -> gep(s+n+i,c)
 829   return B.CreateGEP(SrcStr, B.getInt64(I), "memchr");
 830 }
 831
 832 Value *LibCallSimplifier::optimizeMemCmp(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 833   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
 834   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 835   if (FT->getNumParams() != 3 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 836       !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
 837       !FT->getReturnType()->isIntegerTy(32))
 838     return nullptr;
 839
 840   Value *LHS = CI->getArgOperand(0), *RHS = CI->getArgOperand(1);
 841
 842   if (LHS == RHS) // memcmp(s,s,x) -> 0
 843     return Constant::getNullValue(CI->getType());
 844
 845   // Make sure we have a constant length.
 846   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(2));
 847   if (!LenC)
 848     return nullptr;
 849   uint64_t Len = LenC->getZExtValue();
 850
 851   if (Len == 0) // memcmp(s1,s2,0) -> 0
 852     return Constant::getNullValue(CI->getType());
 853
 854   // memcmp(S1,S2,1) -> *(unsigned char*)LHS - *(unsigned char*)RHS
 855   if (Len == 1) {
 856     Value *LHSV = B.CreateZExt(B.CreateLoad(CastToCStr(LHS, B), "lhsc"),
 857                                CI->getType(), "lhsv");
 858     Value *RHSV = B.CreateZExt(B.CreateLoad(CastToCStr(RHS, B), "rhsc"),
 859                                CI->getType(), "rhsv");
 860     return B.CreateSub(LHSV, RHSV, "chardiff");
 861   }
 862
 863   // Constant folding: memcmp(x, y, l) -> cnst (all arguments are constant)
 864   StringRef LHSStr, RHSStr;
 865   if (getConstantStringInfo(LHS, LHSStr) &&
 866       getConstantStringInfo(RHS, RHSStr)) {
 867     // Make sure we're not reading out-of-bounds memory.
 868     if (Len > LHSStr.size() || Len > RHSStr.size())
 869       return nullptr;
 870     // Fold the memcmp and normalize the result.  This way we get consistent
 871     // results across multiple platforms.
 872     uint64_t Ret = 0;
 873     int Cmp = memcmp(LHSStr.data(), RHSStr.data(), Len);
 874     if (Cmp < 0)
 875       Ret = -1;
 876     else if (Cmp > 0)
 877       Ret = 1;
 878     return ConstantInt::get(CI->getType(), Ret);
 879   }
 880
 881   return nullptr;
 882 }
 883
 884 Value *LibCallSimplifier::optimizeMemCpy(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 885   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
 886
 887   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, LibFunc::memcpy))
 888     return nullptr;
 889
 890   // memcpy(x, y, n) -> llvm.memcpy(x, y, n, 1)
 891   B.CreateMemCpy(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
 892                  CI->getArgOperand(2), 1);
 893   return CI->getArgOperand(0);
 894 }
 895
 896 Value *LibCallSimplifier::optimizeMemMove(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 897   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
 898
 899   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, LibFunc::memmove))
 900     return nullptr;
 901
 902   // memmove(x, y, n) -> llvm.memmove(x, y, n, 1)
 903   B.CreateMemMove(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
 904                   CI->getArgOperand(2), 1);
 905   return CI->getArgOperand(0);
 906 }
 907
 908 Value *LibCallSimplifier::optimizeMemSet(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 909   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
 910
 911   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, LibFunc::memset))
 912     return nullptr;
 913
 914   // memset(p, v, n) -> llvm.memset(p, v, n, 1)
 915   Value *Val = B.CreateIntCast(CI->getArgOperand(1), B.getInt8Ty(), false);
 916   B.CreateMemSet(CI->getArgOperand(0), Val, CI->getArgOperand(2), 1);
 917   return CI->getArgOperand(0);
 918 }
 919
 920 //===----------------------------------------------------------------------===//
 921 // Math Library Optimizations
 922 //===----------------------------------------------------------------------===//
 923
 924 /// Return a variant of Val with float type.
 925 /// Currently this works in two cases: If Val is an FPExtension of a float
 926 /// value to something bigger, simply return the operand.
 927 /// If Val is a ConstantFP but can be converted to a float ConstantFP without
 928 /// loss of precision do so.
 929 static Value *valueHasFloatPrecision(Value *Val) {
 930   if (FPExtInst *Cast = dyn_cast<FPExtInst>(Val)) {
 931     Value *Op = Cast->getOperand(0);
 932     if (Op->getType()->isFloatTy())
 933       return Op;
 934   }
 935   if (ConstantFP *Const = dyn_cast<ConstantFP>(Val)) {
 936     APFloat F = Const->getValueAPF();
 937     bool losesInfo;
 938     (void)F.convert(APFloat::IEEEsingle, APFloat::rmNearestTiesToEven,
 939                     &losesInfo);
 940     if (!losesInfo)
 941       return ConstantFP::get(Const->getContext(), F);
 942   }
 943   return nullptr;
 944 }
 945
 946 //===----------------------------------------------------------------------===//
 947 // Double -> Float Shrinking Optimizations for Unary Functions like 'floor'
 948
 949 Value *LibCallSimplifier::optimizeUnaryDoubleFP(CallInst *CI, IRBuilder<> &B,
 950                                                 bool CheckRetType) {
 951   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
 952   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 953   if (FT->getNumParams() != 1 || !FT->getReturnType()->isDoubleTy() ||
 954       !FT->getParamType(0)->isDoubleTy())
 955     return nullptr;
 956
 957   if (CheckRetType) {
 958     // Check if all the uses for function like 'sin' are converted to float.
 959     for (User *U : CI->users()) {
 960       FPTruncInst *Cast = dyn_cast<FPTruncInst>(U);
 961       if (!Cast || !Cast->getType()->isFloatTy())
 962         return nullptr;
 963     }
 964   }
 965
 966   // If this is something like 'floor((double)floatval)', convert to floorf.
 967   Value *V = valueHasFloatPrecision(CI->getArgOperand(0));
 968   if (V == nullptr)
 969     return nullptr;
 970
 971   // floor((double)floatval) -> (double)floorf(floatval)
 972   if (Callee->isIntrinsic()) {
 973     Module *M = CI->getParent()->getParent()->getParent();
 974     Intrinsic::ID IID = (Intrinsic::ID) Callee->getIntrinsicID();
 975     Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, IID, B.getFloatTy());
 976     V = B.CreateCall(F, V);
 977   } else {
 978     // The call is a library call rather than an intrinsic.
 979     V = EmitUnaryFloatFnCall(V, Callee->getName(), B, Callee->getAttributes());
 980   }
 981
 982   return B.CreateFPExt(V, B.getDoubleTy());
 983 }
 984
 985 // Double -> Float Shrinking Optimizations for Binary Functions like 'fmin/fmax'
 986 Value *LibCallSimplifier::optimizeBinaryDoubleFP(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 987   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
 988   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 989   // Just make sure this has 2 arguments of the same FP type, which match the
 990   // result type.
 991   if (FT->getNumParams() != 2 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
 992       FT->getParamType(0) != FT->getParamType(1) ||
 993       !FT->getParamType(0)->isFloatingPointTy())
 994     return nullptr;
 995
 996   // If this is something like 'fmin((double)floatval1, (double)floatval2)',
 997   // or fmin(1.0, (double)floatval), then we convert it to fminf.
 998   Value *V1 = valueHasFloatPrecision(CI->getArgOperand(0));
 999   if (V1 == nullptr)
1000     return nullptr;
1001   Value *V2 = valueHasFloatPrecision(CI->getArgOperand(1));
1002   if (V2 == nullptr)
1003     return nullptr;
1004
1005   // fmin((double)floatval1, (double)floatval2)
1006   //                      -> (double)fminf(floatval1, floatval2)
1007   // TODO: Handle intrinsics in the same way as in optimizeUnaryDoubleFP().
1008   Value *V = EmitBinaryFloatFnCall(V1, V2, Callee->getName(), B,
1009                                    Callee->getAttributes());
1010   return B.CreateFPExt(V, B.getDoubleTy());
1011 }
1012
1013 Value *LibCallSimplifier::optimizeCos(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1014   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1015   Value *Ret = nullptr;
1016   if (UnsafeFPShrink && Callee->getName() == "cos" && TLI->has(LibFunc::cosf)) {
1017     Ret = optimizeUnaryDoubleFP(CI, B, true);
1018   }
1019
1020   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1021   // Just make sure this has 1 argument of FP type, which matches the
1022   // result type.
1023   if (FT->getNumParams() != 1 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
1024       !FT->getParamType(0)->isFloatingPointTy())
1025     return Ret;
1026
1027   // cos(-x) -> cos(x)
1028   Value *Op1 = CI->getArgOperand(0);
1029   if (BinaryOperator::isFNeg(Op1)) {
1030     BinaryOperator *BinExpr = cast<BinaryOperator>(Op1);
1031     return B.CreateCall(Callee, BinExpr->getOperand(1), "cos");
1032   }
1033   return Ret;
1034 }
1035
1036 Value *LibCallSimplifier::optimizePow(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1037   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1038
1039   Value *Ret = nullptr;
1040   if (UnsafeFPShrink && Callee->getName() == "pow" && TLI->has(LibFunc::powf)) {
1041     Ret = optimizeUnaryDoubleFP(CI, B, true);
1042   }
1043
1044   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1045   // Just make sure this has 2 arguments of the same FP type, which match the
1046   // result type.
1047   if (FT->getNumParams() != 2 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
1048       FT->getParamType(0) != FT->getParamType(1) ||
1049       !FT->getParamType(0)->isFloatingPointTy())
1050     return Ret;
1051
1052   Value *Op1 = CI->getArgOperand(0), *Op2 = CI->getArgOperand(1);
1053   if (ConstantFP *Op1C = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
1054     // pow(1.0, x) -> 1.0
1055     if (Op1C->isExactlyValue(1.0))
1056       return Op1C;
1057     // pow(2.0, x) -> exp2(x)
1058     if (Op1C->isExactlyValue(2.0) &&
1059         hasUnaryFloatFn(TLI, Op1->getType(), LibFunc::exp2, LibFunc::exp2f,
1060                         LibFunc::exp2l))
1061       return EmitUnaryFloatFnCall(Op2, "exp2", B, Callee->getAttributes());
1062     // pow(10.0, x) -> exp10(x)
1063     if (Op1C->isExactlyValue(10.0) &&
1064         hasUnaryFloatFn(TLI, Op1->getType(), LibFunc::exp10, LibFunc::exp10f,
1065                         LibFunc::exp10l))
1066       return EmitUnaryFloatFnCall(Op2, TLI->getName(LibFunc::exp10), B,
1067                                   Callee->getAttributes());
1068   }
1069
1070   ConstantFP *Op2C = dyn_cast<ConstantFP>(Op2);
1071   if (!Op2C)
1072     return Ret;
1073
1074   if (Op2C->getValueAPF().isZero()) // pow(x, 0.0) -> 1.0
1075     return ConstantFP::get(CI->getType(), 1.0);
1076
1077   if (Op2C->isExactlyValue(0.5) &&
1078       hasUnaryFloatFn(TLI, Op2->getType(), LibFunc::sqrt, LibFunc::sqrtf,
1079                       LibFunc::sqrtl) &&
1080       hasUnaryFloatFn(TLI, Op2->getType(), LibFunc::fabs, LibFunc::fabsf,
1081                       LibFunc::fabsl)) {
1082     // Expand pow(x, 0.5) to (x == -infinity ? +infinity : fabs(sqrt(x))).
1083     // This is faster than calling pow, and still handles negative zero
1084     // and negative infinity correctly.
1085     // TODO: In fast-math mode, this could be just sqrt(x).
1086     // TODO: In finite-only mode, this could be just fabs(sqrt(x)).
1087     Value *Inf = ConstantFP::getInfinity(CI->getType());
1088     Value *NegInf = ConstantFP::getInfinity(CI->getType(), true);
1089     Value *Sqrt = EmitUnaryFloatFnCall(Op1, "sqrt", B, Callee->getAttributes());
1090     Value *FAbs =
1091         EmitUnaryFloatFnCall(Sqrt, "fabs", B, Callee->getAttributes());
1092     Value *FCmp = B.CreateFCmpOEQ(Op1, NegInf);
1093     Value *Sel = B.CreateSelect(FCmp, Inf, FAbs);
1094     return Sel;
1095   }
1096
1097   if (Op2C->isExactlyValue(1.0)) // pow(x, 1.0) -> x
1098     return Op1;
1099   if (Op2C->isExactlyValue(2.0)) // pow(x, 2.0) -> x*x
1100     return B.CreateFMul(Op1, Op1, "pow2");
1101   if (Op2C->isExactlyValue(-1.0)) // pow(x, -1.0) -> 1.0/x
1102     return B.CreateFDiv(ConstantFP::get(CI->getType(), 1.0), Op1, "powrecip");
1103   return nullptr;
1104 }
1105
1106 Value *LibCallSimplifier::optimizeExp2(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1107   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1108   Function *Caller = CI->getParent()->getParent();
1109
1110   Value *Ret = nullptr;
1111   if (UnsafeFPShrink && Callee->getName() == "exp2" &&
1112       TLI->has(LibFunc::exp2f)) {
1113     Ret = optimizeUnaryDoubleFP(CI, B, true);
1114   }
1115
1116   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1117   // Just make sure this has 1 argument of FP type, which matches the
1118   // result type.
1119   if (FT->getNumParams() != 1 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
1120       !FT->getParamType(0)->isFloatingPointTy())
1121     return Ret;
1122
1123   Value *Op = CI->getArgOperand(0);
1124   // Turn exp2(sitofp(x)) -> ldexp(1.0, sext(x))  if sizeof(x) <= 32
1125   // Turn exp2(uitofp(x)) -> ldexp(1.0, zext(x))  if sizeof(x) < 32
1126   LibFunc::Func LdExp = LibFunc::ldexpl;
1127   if (Op->getType()->isFloatTy())
1128     LdExp = LibFunc::ldexpf;
1129   else if (Op->getType()->isDoubleTy())
1130     LdExp = LibFunc::ldexp;
1131
1132   if (TLI->has(LdExp)) {
1133     Value *LdExpArg = nullptr;
1134     if (SIToFPInst *OpC = dyn_cast<SIToFPInst>(Op)) {
1135       if (OpC->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= 32)
1136         LdExpArg = B.CreateSExt(OpC->getOperand(0), B.getInt32Ty());
1137     } else if (UIToFPInst *OpC = dyn_cast<UIToFPInst>(Op)) {
1138       if (OpC->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() < 32)
1139         LdExpArg = B.CreateZExt(OpC->getOperand(0), B.getInt32Ty());
1140     }
1141
1142     if (LdExpArg) {
1143       Constant *One = ConstantFP::get(CI->getContext(), APFloat(1.0f));
1144       if (!Op->getType()->isFloatTy())
1145         One = ConstantExpr::getFPExtend(One, Op->getType());
1146
1147       Module *M = Caller->getParent();
1148       Value *Callee =
1149           M->getOrInsertFunction(TLI->getName(LdExp), Op->getType(),
1150                                  Op->getType(), B.getInt32Ty(), nullptr);
1151       CallInst *CI = B.CreateCall2(Callee, One, LdExpArg);
1152       if (const Function *F = dyn_cast<Function>(Callee->stripPointerCasts()))
1153         CI->setCallingConv(F->getCallingConv());
1154
1155       return CI;
1156     }
1157   }
1158   return Ret;
1159 }
1160
1161 Value *LibCallSimplifier::optimizeFabs(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1162   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1163
1164   Value *Ret = nullptr;
1165   if (Callee->getName() == "fabs" && TLI->has(LibFunc::fabsf)) {
1166     Ret = optimizeUnaryDoubleFP(CI, B, false);
1167   }
1168
1169   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1170   // Make sure this has 1 argument of FP type which matches the result type.
1171   if (FT->getNumParams() != 1 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
1172       !FT->getParamType(0)->isFloatingPointTy())
1173     return Ret;
1174
1175   Value *Op = CI->getArgOperand(0);
1176   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Op)) {
1177     // Fold fabs(x * x) -> x * x; any squared FP value must already be positive.
1178     if (I->getOpcode() == Instruction::FMul)
1179       if (I->getOperand(0) == I->getOperand(1))
1180         return Op;
1181   }
1182   return Ret;
1183 }
1184
1185 Value *LibCallSimplifier::optimizeSqrt(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1186   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1187
1188   Value *Ret = nullptr;
1189   if (TLI->has(LibFunc::sqrtf) && (Callee->getName() == "sqrt" ||
1190                                    Callee->getIntrinsicID() == Intrinsic::sqrt))
1191     Ret = optimizeUnaryDoubleFP(CI, B, true);
1192
1193   // FIXME: For finer-grain optimization, we need intrinsics to have the same
1194   // fast-math flag decorations that are applied to FP instructions. For now,
1195   // we have to rely on the function-level unsafe-fp-math attribute to do this
1196   // optimization because there's no other way to express that the sqrt can be
1197   // reassociated.
1198   Function *F = CI->getParent()->getParent();
1199   if (F->hasFnAttribute("unsafe-fp-math")) {
1200     // Check for unsafe-fp-math = true.
1201     Attribute Attr = F->getFnAttribute("unsafe-fp-math");
1202     if (Attr.getValueAsString() != "true")
1203       return Ret;
1204   }
1205   Value *Op = CI->getArgOperand(0);
1206   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Op)) {
1207     if (I->getOpcode() == Instruction::FMul && I->hasUnsafeAlgebra()) {
1208       // We're looking for a repeated factor in a multiplication tree,
1209       // so we can do this fold: sqrt(x * x) -> fabs(x);
1210       // or this fold: sqrt(x * x * y) -> fabs(x) * sqrt(y).
1211       Value *Op0 = I->getOperand(0);
1212       Value *Op1 = I->getOperand(1);
1213       Value *RepeatOp = nullptr;
1214       Value *OtherOp = nullptr;
1215       if (Op0 == Op1) {
1216         // Simple match: the operands of the multiply are identical.
1217         RepeatOp = Op0;
1218       } else {
1219         // Look for a more complicated pattern: one of the operands is itself
1220         // a multiply, so search for a common factor in that multiply.
1221         // Note: We don't bother looking any deeper than this first level or for
1222         // variations of this pattern because instcombine's visitFMUL and/or the
1223         // reassociation pass should give us this form.
1224         Value *OtherMul0, *OtherMul1;
1225         if (match(Op0, m_FMul(m_Value(OtherMul0), m_Value(OtherMul1)))) {
1226           // Pattern: sqrt((x * y) * z)
1227           if (OtherMul0 == OtherMul1) {
1228             // Matched: sqrt((x * x) * z)
1229             RepeatOp = OtherMul0;
1230             OtherOp = Op1;
1231           }
1232         }
1233       }
1234       if (RepeatOp) {
1235         // Fast math flags for any created instructions should match the sqrt
1236         // and multiply.
1237         // FIXME: We're not checking the sqrt because it doesn't have
1238         // fast-math-flags (see earlier comment).
1239         IRBuilder<true, ConstantFolder,
1240           IRBuilderDefaultInserter<true> >::FastMathFlagGuard Guard(B);
1241         B.SetFastMathFlags(I->getFastMathFlags());
1242         // If we found a repeated factor, hoist it out of the square root and
1243         // replace it with the fabs of that factor.
1244         Module *M = Callee->getParent();
1245         Type *ArgType = Op->getType();
1246         Value *Fabs = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::fabs, ArgType);
1247         Value *FabsCall = B.CreateCall(Fabs, RepeatOp, "fabs");
1248         if (OtherOp) {
1249           // If we found a non-repeated factor, we still need to get its square
1250           // root. We then multiply that by the value that was simplified out
1251           // of the square root calculation.
1252           Value *Sqrt = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::sqrt, ArgType);
1253           Value *SqrtCall = B.CreateCall(Sqrt, OtherOp, "sqrt");
1254           return B.CreateFMul(FabsCall, SqrtCall);
1255         }
1256         return FabsCall;
1257       }
1258     }
1259   }
1260   return Ret;
1261 }
1262
1263 static bool isTrigLibCall(CallInst *CI);
1264 static void insertSinCosCall(IRBuilder<> &B, Function *OrigCallee, Value *Arg,
1265                              bool UseFloat, Value *&Sin, Value *&Cos,
1266                              Value *&SinCos);
1267
1268 Value *LibCallSimplifier::optimizeSinCosPi(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1269
1270   // Make sure the prototype is as expected, otherwise the rest of the
1271   // function is probably invalid and likely to abort.
1272   if (!isTrigLibCall(CI))
1273     return nullptr;
1274
1275   Value *Arg = CI->getArgOperand(0);
1276   SmallVector<CallInst *, 1> SinCalls;
1277   SmallVector<CallInst *, 1> CosCalls;
1278   SmallVector<CallInst *, 1> SinCosCalls;
1279
1280   bool IsFloat = Arg->getType()->isFloatTy();
1281
1282   // Look for all compatible sinpi, cospi and sincospi calls with the same
1283   // argument. If there are enough (in some sense) we can make the
1284   // substitution.
1285   for (User *U : Arg->users())
1286     classifyArgUse(U, CI->getParent(), IsFloat, SinCalls, CosCalls,
1287                    SinCosCalls);
1288
1289   // It's only worthwhile if both sinpi and cospi are actually used.
1290   if (SinCosCalls.empty() && (SinCalls.empty() || CosCalls.empty()))
1291     return nullptr;
1292
1293   Value *Sin, *Cos, *SinCos;
1294   insertSinCosCall(B, CI->getCalledFunction(), Arg, IsFloat, Sin, Cos, SinCos);
1295
1296   replaceTrigInsts(SinCalls, Sin);
1297   replaceTrigInsts(CosCalls, Cos);
1298   replaceTrigInsts(SinCosCalls, SinCos);
1299
1300   return nullptr;
1301 }
1302
1303 static bool isTrigLibCall(CallInst *CI) {
1304   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1305   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1306
1307   // We can only hope to do anything useful if we can ignore things like errno
1308   // and floating-point exceptions.
1309   bool AttributesSafe =
1310       CI->hasFnAttr(Attribute::NoUnwind) && CI->hasFnAttr(Attribute::ReadNone);
1311
1312   // Other than that we need float(float) or double(double)
1313   return AttributesSafe && FT->getNumParams() == 1 &&
1314          FT->getReturnType() == FT->getParamType(0) &&
1315          (FT->getParamType(0)->isFloatTy() ||
1316           FT->getParamType(0)->isDoubleTy());
1317 }
1318
1319 void
1320 LibCallSimplifier::classifyArgUse(Value *Val, BasicBlock *BB, bool IsFloat,
1321                                   SmallVectorImpl<CallInst *> &SinCalls,
1322                                   SmallVectorImpl<CallInst *> &CosCalls,
1323                                   SmallVectorImpl<CallInst *> &SinCosCalls) {
1324   CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(Val);
1325
1326   if (!CI)
1327     return;
1328
1329   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1330   StringRef FuncName = Callee->getName();
1331   LibFunc::Func Func;
1332   if (!TLI->getLibFunc(FuncName, Func) || !TLI->has(Func) || !isTrigLibCall(CI))
1333     return;
1334
1335   if (IsFloat) {
1336     if (Func == LibFunc::sinpif)
1337       SinCalls.push_back(CI);
1338     else if (Func == LibFunc::cospif)
1339       CosCalls.push_back(CI);
1340     else if (Func == LibFunc::sincospif_stret)
1341       SinCosCalls.push_back(CI);
1342   } else {
1343     if (Func == LibFunc::sinpi)
1344       SinCalls.push_back(CI);
1345     else if (Func == LibFunc::cospi)
1346       CosCalls.push_back(CI);
1347     else if (Func == LibFunc::sincospi_stret)
1348       SinCosCalls.push_back(CI);
1349   }
1350 }
1351
1352 void LibCallSimplifier::replaceTrigInsts(SmallVectorImpl<CallInst *> &Calls,
1353                                          Value *Res) {
1354   for (SmallVectorImpl<CallInst *>::iterator I = Calls.begin(), E = Calls.end();
1355        I != E; ++I) {
1356     replaceAllUsesWith(*I, Res);
1357   }
1358 }
1359
1360 void insertSinCosCall(IRBuilder<> &B, Function *OrigCallee, Value *Arg,
1361                       bool UseFloat, Value *&Sin, Value *&Cos, Value *&SinCos) {
1362   Type *ArgTy = Arg->getType();
1363   Type *ResTy;
1364   StringRef Name;
1365
1366   Triple T(OrigCallee->getParent()->getTargetTriple());
1367   if (UseFloat) {
1368     Name = "__sincospif_stret";
1369
1370     assert(T.getArch() != Triple::x86 && "x86 messy and unsupported for now");
1371     // x86_64 can't use {float, float} since that would be returned in both
1372     // xmm0 and xmm1, which isn't what a real struct would do.
1373     ResTy = T.getArch() == Triple::x86_64
1374                 ? static_cast<Type *>(VectorType::get(ArgTy, 2))
1375                 : static_cast<Type *>(StructType::get(ArgTy, ArgTy, nullptr));
1376   } else {
1377     Name = "__sincospi_stret";
1378     ResTy = StructType::get(ArgTy, ArgTy, nullptr);
1379   }
1380
1381   Module *M = OrigCallee->getParent();
1382   Value *Callee = M->getOrInsertFunction(Name, OrigCallee->getAttributes(),
1383                                          ResTy, ArgTy, nullptr);
1384
1385   if (Instruction *ArgInst = dyn_cast<Instruction>(Arg)) {
1386     // If the argument is an instruction, it must dominate all uses so put our
1387     // sincos call there.
1388     BasicBlock::iterator Loc = ArgInst;
1389     B.SetInsertPoint(ArgInst->getParent(), ++Loc);
1390   } else {
1391     // Otherwise (e.g. for a constant) the beginning of the function is as
1392     // good a place as any.
1393     BasicBlock &EntryBB = B.GetInsertBlock()->getParent()->getEntryBlock();
1394     B.SetInsertPoint(&EntryBB, EntryBB.begin());
1395   }
1396
1397   SinCos = B.CreateCall(Callee, Arg, "sincospi");
1398
1399   if (SinCos->getType()->isStructTy()) {
1400     Sin = B.CreateExtractValue(SinCos, 0, "sinpi");
1401     Cos = B.CreateExtractValue(SinCos, 1, "cospi");
1402   } else {
1403     Sin = B.CreateExtractElement(SinCos, ConstantInt::get(B.getInt32Ty(), 0),
1404                                  "sinpi");
1405     Cos = B.CreateExtractElement(SinCos, ConstantInt::get(B.getInt32Ty(), 1),
1406                                  "cospi");
1407   }
1408 }
1409
1410 //===----------------------------------------------------------------------===//
1411 // Integer Library Call Optimizations
1412 //===----------------------------------------------------------------------===//
1413
1414 Value *LibCallSimplifier::optimizeFFS(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1415   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1416   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1417   // Just make sure this has 2 arguments of the same FP type, which match the
1418   // result type.
1419   if (FT->getNumParams() != 1 || !FT->getReturnType()->isIntegerTy(32) ||
1420       !FT->getParamType(0)->isIntegerTy())
1421     return nullptr;
1422
1423   Value *Op = CI->getArgOperand(0);
1424
1425   // Constant fold.
1426   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
1427     if (CI->isZero()) // ffs(0) -> 0.
1428       return B.getInt32(0);
1429     // ffs(c) -> cttz(c)+1
1430     return B.getInt32(CI->getValue().countTrailingZeros() + 1);
1431   }
1432
1433   // ffs(x) -> x != 0 ? (i32)llvm.cttz(x)+1 : 0
1434   Type *ArgType = Op->getType();
1435   Value *F =
1436       Intrinsic::getDeclaration(Callee->getParent(), Intrinsic::cttz, ArgType);
1437   Value *V = B.CreateCall2(F, Op, B.getFalse(), "cttz");
1438   V = B.CreateAdd(V, ConstantInt::get(V->getType(), 1));
1439   V = B.CreateIntCast(V, B.getInt32Ty(), false);
1440
1441   Value *Cond = B.CreateICmpNE(Op, Constant::getNullValue(ArgType));
1442   return B.CreateSelect(Cond, V, B.getInt32(0));
1443 }
1444
1445 Value *LibCallSimplifier::optimizeAbs(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1446   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1447   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1448   // We require integer(integer) where the types agree.
1449   if (FT->getNumParams() != 1 || !FT->getReturnType()->isIntegerTy() ||
1450       FT->getParamType(0) != FT->getReturnType())
1451     return nullptr;
1452
1453   // abs(x) -> x >s -1 ? x : -x
1454   Value *Op = CI->getArgOperand(0);
1455   Value *Pos =
1456       B.CreateICmpSGT(Op, Constant::getAllOnesValue(Op->getType()), "ispos");
1457   Value *Neg = B.CreateNeg(Op, "neg");
1458   return B.CreateSelect(Pos, Op, Neg);
1459 }
1460
1461 Value *LibCallSimplifier::optimizeIsDigit(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1462   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1463   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1464   // We require integer(i32)
1465   if (FT->getNumParams() != 1 || !FT->getReturnType()->isIntegerTy() ||
1466       !FT->getParamType(0)->isIntegerTy(32))
1467     return nullptr;
1468
1469   // isdigit(c) -> (c-'0') <u 10
1470   Value *Op = CI->getArgOperand(0);
1471   Op = B.CreateSub(Op, B.getInt32('0'), "isdigittmp");
1472   Op = B.CreateICmpULT(Op, B.getInt32(10), "isdigit");
1473   return B.CreateZExt(Op, CI->getType());
1474 }
1475
1476 Value *LibCallSimplifier::optimizeIsAscii(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1477   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1478   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1479   // We require integer(i32)
1480   if (FT->getNumParams() != 1 || !FT->getReturnType()->isIntegerTy() ||
1481       !FT->getParamType(0)->isIntegerTy(32))
1482     return nullptr;
1483
1484   // isascii(c) -> c <u 128
1485   Value *Op = CI->getArgOperand(0);
1486   Op = B.CreateICmpULT(Op, B.getInt32(128), "isascii");
1487   return B.CreateZExt(Op, CI->getType());
1488 }
1489
1490 Value *LibCallSimplifier::optimizeToAscii(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1491   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1492   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1493   // We require i32(i32)
1494   if (FT->getNumParams() != 1 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
1495       !FT->getParamType(0)->isIntegerTy(32))
1496     return nullptr;
1497
1498   // toascii(c) -> c & 0x7f
1499   return B.CreateAnd(CI->getArgOperand(0),
1500                      ConstantInt::get(CI->getType(), 0x7F));
1501 }
1502
1503 //===----------------------------------------------------------------------===//
1504 // Formatting and IO Library Call Optimizations
1505 //===----------------------------------------------------------------------===//
1506
1507 static bool isReportingError(Function *Callee, CallInst *CI, int StreamArg);
1508
1509 Value *LibCallSimplifier::optimizeErrorReporting(CallInst *CI, IRBuilder<> &B,
1510                                                  int StreamArg) {
1511   // Error reporting calls should be cold, mark them as such.
1512   // This applies even to non-builtin calls: it is only a hint and applies to
1513   // functions that the frontend might not understand as builtins.
1514
1515   // This heuristic was suggested in:
1516   // Improving Static Branch Prediction in a Compiler
1517   // Brian L. Deitrich, Ben-Chung Cheng, Wen-mei W. Hwu
1518   // Proceedings of PACT'98, Oct. 1998, IEEE
1519   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1520
1521   if (!CI->hasFnAttr(Attribute::Cold) &&
1522       isReportingError(Callee, CI, StreamArg)) {
1523     CI->addAttribute(AttributeSet::FunctionIndex, Attribute::Cold);
1524   }
1525
1526   return nullptr;
1527 }
1528
1529 static bool isReportingError(Function *Callee, CallInst *CI, int StreamArg) {
1530   if (!ColdErrorCalls)
1531     return false;
1532
1533   if (!Callee || !Callee->isDeclaration())
1534     return false;
1535
1536   if (StreamArg < 0)
1537     return true;
1538
1539   // These functions might be considered cold, but only if their stream
1540   // argument is stderr.
1541
1542   if (StreamArg >= (int)CI->getNumArgOperands())
1543     return false;
1544   LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(CI->getArgOperand(StreamArg));
1545   if (!LI)
1546     return false;
1547   GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(LI->getPointerOperand());
1548   if (!GV || !GV->isDeclaration())
1549     return false;
1550   return GV->getName() == "stderr";
1551 }
1552
1553 Value *LibCallSimplifier::optimizePrintFString(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1554   // Check for a fixed format string.
1555   StringRef FormatStr;
1556   if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), FormatStr))
1557     return nullptr;
1558
1559   // Empty format string -> noop.
1560   if (FormatStr.empty()) // Tolerate printf's declared void.
1561     return CI->use_empty() ? (Value *)CI : ConstantInt::get(CI->getType(), 0);
1562
1563   // Do not do any of the following transformations if the printf return value
1564   // is used, in general the printf return value is not compatible with either
1565   // putchar() or puts().
1566   if (!CI->use_empty())
1567     return nullptr;
1568
1569   // printf("x") -> putchar('x'), even for '%'.
1570   if (FormatStr.size() == 1) {
1571     Value *Res = EmitPutChar(B.getInt32(FormatStr[0]), B, TLI);
1572     if (CI->use_empty() || !Res)
1573       return Res;
1574     return B.CreateIntCast(Res, CI->getType(), true);
1575   }
1576
1577   // printf("foo\n") --> puts("foo")
1578   if (FormatStr[FormatStr.size() - 1] == '\n' &&
1579       FormatStr.find('%') == StringRef::npos) { // No format characters.
1580     // Create a string literal with no \n on it.  We expect the constant merge
1581     // pass to be run after this pass, to merge duplicate strings.
1582     FormatStr = FormatStr.drop_back();
1583     Value *GV = B.CreateGlobalString(FormatStr, "str");
1584     Value *NewCI = EmitPutS(GV, B, TLI);
1585     return (CI->use_empty() || !NewCI)
1586                ? NewCI
1587                : ConstantInt::get(CI->getType(), FormatStr.size() + 1);
1588   }
1589
1590   // Optimize specific format strings.
1591   // printf("%c", chr) --> putchar(chr)
1592   if (FormatStr == "%c" && CI->getNumArgOperands() > 1 &&
1593       CI->getArgOperand(1)->getType()->isIntegerTy()) {
1594     Value *Res = EmitPutChar(CI->getArgOperand(1), B, TLI);
1595
1596     if (CI->use_empty() || !Res)
1597       return Res;
1598     return B.CreateIntCast(Res, CI->getType(), true);
1599   }
1600
1601   // printf("%s\n", str) --> puts(str)
1602   if (FormatStr == "%s\n" && CI->getNumArgOperands() > 1 &&
1603       CI->getArgOperand(1)->getType()->isPointerTy()) {
1604     return EmitPutS(CI->getArgOperand(1), B, TLI);
1605   }
1606   return nullptr;
1607 }
1608
1609 Value *LibCallSimplifier::optimizePrintF(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1610
1611   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1612   // Require one fixed pointer argument and an integer/void result.
1613   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1614   if (FT->getNumParams() < 1 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1615       !(FT->getReturnType()->isIntegerTy() || FT->getReturnType()->isVoidTy()))
1616     return nullptr;
1617
1618   if (Value *V = optimizePrintFString(CI, B)) {
1619     return V;
1620   }
1621
1622   // printf(format, ...) -> iprintf(format, ...) if no floating point
1623   // arguments.
1624   if (TLI->has(LibFunc::iprintf) && !callHasFloatingPointArgument(CI)) {
1625     Module *M = B.GetInsertBlock()->getParent()->getParent();
1626     Constant *IPrintFFn =
1627         M->getOrInsertFunction("iprintf", FT, Callee->getAttributes());
1628     CallInst *New = cast<CallInst>(CI->clone());
1629     New->setCalledFunction(IPrintFFn);
1630     B.Insert(New);
1631     return New;
1632   }
1633   return nullptr;
1634 }
1635
1636 Value *LibCallSimplifier::optimizeSPrintFString(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1637   // Check for a fixed format string.
1638   StringRef FormatStr;
1639   if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), FormatStr))
1640     return nullptr;
1641
1642   // If we just have a format string (nothing else crazy) transform it.
1643   if (CI->getNumArgOperands() == 2) {
1644     // Make sure there's no % in the constant array.  We could try to handle
1645     // %% -> % in the future if we cared.
1646     for (unsigned i = 0, e = FormatStr.size(); i != e; ++i)
1647       if (FormatStr[i] == '%')
1648         return nullptr; // we found a format specifier, bail out.
1649
1650     // sprintf(str, fmt) -> llvm.memcpy(str, fmt, strlen(fmt)+1, 1)
1651     B.CreateMemCpy(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
1652                    ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(CI->getContext()),
1653                                     FormatStr.size() + 1),
1654                    1); // Copy the null byte.
1655     return ConstantInt::get(CI->getType(), FormatStr.size());
1656   }
1657
1658   // The remaining optimizations require the format string to be "%s" or "%c"
1659   // and have an extra operand.
1660   if (FormatStr.size() != 2 || FormatStr[0] != '%' ||
1661       CI->getNumArgOperands() < 3)
1662     return nullptr;
1663
1664   // Decode the second character of the format string.
1665   if (FormatStr[1] == 'c') {
1666     // sprintf(dst, "%c", chr) --> *(i8*)dst = chr; *((i8*)dst+1) = 0
1667     if (!CI->getArgOperand(2)->getType()->isIntegerTy())
1668       return nullptr;
1669     Value *V = B.CreateTrunc(CI->getArgOperand(2), B.getInt8Ty(), "char");
1670     Value *Ptr = CastToCStr(CI->getArgOperand(0), B);
1671     B.CreateStore(V, Ptr);
1672     Ptr = B.CreateGEP(Ptr, B.getInt32(1), "nul");
1673     B.CreateStore(B.getInt8(0), Ptr);
1674
1675     return ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
1676   }
1677
1678   if (FormatStr[1] == 's') {
1679     // sprintf(dest, "%s", str) -> llvm.memcpy(dest, str, strlen(str)+1, 1)
1680     if (!CI->getArgOperand(2)->getType()->isPointerTy())
1681       return nullptr;
1682
1683     Value *Len = EmitStrLen(CI->getArgOperand(2), B, DL, TLI);
1684     if (!Len)
1685       return nullptr;
1686     Value *IncLen =
1687         B.CreateAdd(Len, ConstantInt::get(Len->getType(), 1), "leninc");
1688     B.CreateMemCpy(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(2), IncLen, 1);
1689
1690     // The sprintf result is the unincremented number of bytes in the string.
1691     return B.CreateIntCast(Len, CI->getType(), false);
1692   }
1693   return nullptr;
1694 }
1695
1696 Value *LibCallSimplifier::optimizeSPrintF(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1697   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1698   // Require two fixed pointer arguments and an integer result.
1699   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1700   if (FT->getNumParams() != 2 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1701       !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
1702       !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
1703     return nullptr;
1704
1705   if (Value *V = optimizeSPrintFString(CI, B)) {
1706     return V;
1707   }
1708
1709   // sprintf(str, format, ...) -> siprintf(str, format, ...) if no floating
1710   // point arguments.
1711   if (TLI->has(LibFunc::siprintf) && !callHasFloatingPointArgument(CI)) {
1712     Module *M = B.GetInsertBlock()->getParent()->getParent();
1713     Constant *SIPrintFFn =
1714         M->getOrInsertFunction("siprintf", FT, Callee->getAttributes());
1715     CallInst *New = cast<CallInst>(CI->clone());
1716     New->setCalledFunction(SIPrintFFn);
1717     B.Insert(New);
1718     return New;
1719   }
1720   return nullptr;
1721 }
1722
1723 Value *LibCallSimplifier::optimizeFPrintFString(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1724   optimizeErrorReporting(CI, B, 0);
1725
1726   // All the optimizations depend on the format string.
1727   StringRef FormatStr;
1728   if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), FormatStr))
1729     return nullptr;
1730
1731   // Do not do any of the following transformations if the fprintf return
1732   // value is used, in general the fprintf return value is not compatible
1733   // with fwrite(), fputc() or fputs().
1734   if (!CI->use_empty())
1735     return nullptr;
1736
1737   // fprintf(F, "foo") --> fwrite("foo", 3, 1, F)
1738   if (CI->getNumArgOperands() == 2) {
1739     for (unsigned i = 0, e = FormatStr.size(); i != e; ++i)
1740       if (FormatStr[i] == '%') // Could handle %% -> % if we cared.
1741         return nullptr;        // We found a format specifier.
1742
1743     return EmitFWrite(
1744         CI->getArgOperand(1),
1745         ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(CI->getContext()), FormatStr.size()),
1746         CI->getArgOperand(0), B, DL, TLI);
1747   }
1748
1749   // The remaining optimizations require the format string to be "%s" or "%c"
1750   // and have an extra operand.
1751   if (FormatStr.size() != 2 || FormatStr[0] != '%' ||
1752       CI->getNumArgOperands() < 3)
1753     return nullptr;
1754
1755   // Decode the second character of the format string.
1756   if (FormatStr[1] == 'c') {
1757     // fprintf(F, "%c", chr) --> fputc(chr, F)
1758     if (!CI->getArgOperand(2)->getType()->isIntegerTy())
1759       return nullptr;
1760     return EmitFPutC(CI->getArgOperand(2), CI->getArgOperand(0), B, TLI);
1761   }
1762
1763   if (FormatStr[1] == 's') {
1764     // fprintf(F, "%s", str) --> fputs(str, F)
1765     if (!CI->getArgOperand(2)->getType()->isPointerTy())
1766       return nullptr;
1767     return EmitFPutS(CI->getArgOperand(2), CI->getArgOperand(0), B, TLI);
1768   }
1769   return nullptr;
1770 }
1771
1772 Value *LibCallSimplifier::optimizeFPrintF(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1773   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1774   // Require two fixed paramters as pointers and integer result.
1775   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1776   if (FT->getNumParams() != 2 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1777       !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
1778       !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
1779     return nullptr;
1780
1781   if (Value *V = optimizeFPrintFString(CI, B)) {
1782     return V;
1783   }
1784
1785   // fprintf(stream, format, ...) -> fiprintf(stream, format, ...) if no
1786   // floating point arguments.
1787   if (TLI->has(LibFunc::fiprintf) && !callHasFloatingPointArgument(CI)) {
1788     Module *M = B.GetInsertBlock()->getParent()->getParent();
1789     Constant *FIPrintFFn =
1790         M->getOrInsertFunction("fiprintf", FT, Callee->getAttributes());
1791     CallInst *New = cast<CallInst>(CI->clone());
1792     New->setCalledFunction(FIPrintFFn);
1793     B.Insert(New);
1794     return New;
1795   }
1796   return nullptr;
1797 }
1798
1799 Value *LibCallSimplifier::optimizeFWrite(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1800   optimizeErrorReporting(CI, B, 3);
1801
1802   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1803   // Require a pointer, an integer, an integer, a pointer, returning integer.
1804   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1805   if (FT->getNumParams() != 4 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1806       !FT->getParamType(1)->isIntegerTy() ||
1807       !FT->getParamType(2)->isIntegerTy() ||
1808       !FT->getParamType(3)->isPointerTy() ||
1809       !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
1810     return nullptr;
1811
1812   // Get the element size and count.
1813   ConstantInt *SizeC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(1));
1814   ConstantInt *CountC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(2));
1815   if (!SizeC || !CountC)
1816     return nullptr;
1817   uint64_t Bytes = SizeC->getZExtValue() * CountC->getZExtValue();
1818
1819   // If this is writing zero records, remove the call (it's a noop).
1820   if (Bytes == 0)
1821     return ConstantInt::get(CI->getType(), 0);
1822
1823   // If this is writing one byte, turn it into fputc.
1824   // This optimisation is only valid, if the return value is unused.
1825   if (Bytes == 1 && CI->use_empty()) { // fwrite(S,1,1,F) -> fputc(S[0],F)
1826     Value *Char = B.CreateLoad(CastToCStr(CI->getArgOperand(0), B), "char");
1827     Value *NewCI = EmitFPutC(Char, CI->getArgOperand(3), B, TLI);
1828     return NewCI ? ConstantInt::get(CI->getType(), 1) : nullptr;
1829   }
1830
1831   return nullptr;
1832 }
1833
1834 Value *LibCallSimplifier::optimizeFPuts(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1835   optimizeErrorReporting(CI, B, 1);
1836
1837   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1838
1839   // Require two pointers.  Also, we can't optimize if return value is used.
1840   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1841   if (FT->getNumParams() != 2 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1842       !FT->getParamType(1)->isPointerTy() || !CI->use_empty())
1843     return nullptr;
1844
1845   // fputs(s,F) --> fwrite(s,1,strlen(s),F)
1846   uint64_t Len = GetStringLength(CI->getArgOperand(0));
1847   if (!Len)
1848     return nullptr;
1849
1850   // Known to have no uses (see above).
1851   return EmitFWrite(
1852       CI->getArgOperand(0),
1853       ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(CI->getContext()), Len - 1),
1854       CI->getArgOperand(1), B, DL, TLI);
1855 }
1856
1857 Value *LibCallSimplifier::optimizePuts(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1858   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1859   // Require one fixed pointer argument and an integer/void result.
1860   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1861   if (FT->getNumParams() < 1 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1862       !(FT->getReturnType()->isIntegerTy() || FT->getReturnType()->isVoidTy()))
1863     return nullptr;
1864
1865   // Check for a constant string.
1866   StringRef Str;
1867   if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), Str))
1868     return nullptr;
1869
1870   if (Str.empty() && CI->use_empty()) {
1871     // puts("") -> putchar('\n')
1872     Value *Res = EmitPutChar(B.getInt32('\n'), B, TLI);
1873     if (CI->use_empty() || !Res)
1874       return Res;
1875     return B.CreateIntCast(Res, CI->getType(), true);
1876   }
1877
1878   return nullptr;
1879 }
1880
1881 bool LibCallSimplifier::hasFloatVersion(StringRef FuncName) {
1882   LibFunc::Func Func;
1883   SmallString<20> FloatFuncName = FuncName;
1884   FloatFuncName += 'f';
1885   if (TLI->getLibFunc(FloatFuncName, Func))
1886     return TLI->has(Func);
1887   return false;
1888 }
1889
1890 Value *LibCallSimplifier::optimizeStringMemoryLibCall(CallInst *CI,
1891                                                       IRBuilder<> &Builder) {
1892   LibFunc::Func Func;
1893   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1894   StringRef FuncName = Callee->getName();
1895
1896   // Check for string/memory library functions.
1897   if (TLI->getLibFunc(FuncName, Func) && TLI->has(Func)) {
1898     // Make sure we never change the calling convention.
1899     assert((ignoreCallingConv(Func) ||
1900             CI->getCallingConv() == llvm::CallingConv::C) &&
1901       "Optimizing string/memory libcall would change the calling convention");
1902     switch (Func) {
1903     case LibFunc::strcat:
1904       return optimizeStrCat(CI, Builder);
1905     case LibFunc::strncat:
1906       return optimizeStrNCat(CI, Builder);
1907     case LibFunc::strchr:
1908       return optimizeStrChr(CI, Builder);
1909     case LibFunc::strrchr:
1910       return optimizeStrRChr(CI, Builder);
1911     case LibFunc::strcmp:
1912       return optimizeStrCmp(CI, Builder);
1913     case LibFunc::strncmp:
1914       return optimizeStrNCmp(CI, Builder);
1915     case LibFunc::strcpy:
1916       return optimizeStrCpy(CI, Builder);
1917     case LibFunc::stpcpy:
1918       return optimizeStpCpy(CI, Builder);
1919     case LibFunc::strncpy:
1920       return optimizeStrNCpy(CI, Builder);
1921     case LibFunc::strlen:
1922       return optimizeStrLen(CI, Builder);
1923     case LibFunc::strpbrk:
1924       return optimizeStrPBrk(CI, Builder);
1925     case LibFunc::strtol:
1926     case LibFunc::strtod:
1927     case LibFunc::strtof:
1928     case LibFunc::strtoul:
1929     case LibFunc::strtoll:
1930     case LibFunc::strtold:
1931     case LibFunc::strtoull:
1932       return optimizeStrTo(CI, Builder);
1933     case LibFunc::strspn:
1934       return optimizeStrSpn(CI, Builder);
1935     case LibFunc::strcspn:
1936       return optimizeStrCSpn(CI, Builder);
1937     case LibFunc::strstr:
1938       return optimizeStrStr(CI, Builder);
1939     case LibFunc::memchr:
1940       return optimizeMemChr(CI, Builder);
1941     case LibFunc::memcmp:
1942       return optimizeMemCmp(CI, Builder);
1943     case LibFunc::memcpy:
1944       return optimizeMemCpy(CI, Builder);
1945     case LibFunc::memmove:
1946       return optimizeMemMove(CI, Builder);
1947     case LibFunc::memset:
1948       return optimizeMemSet(CI, Builder);
1949     default:
1950       break;
1951     }
1952   }
1953   return nullptr;
1954 }
1955
1956 Value *LibCallSimplifier::optimizeCall(CallInst *CI) {
1957   if (CI->isNoBuiltin())
1958     return nullptr;
1959
1960   LibFunc::Func Func;
1961   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1962   StringRef FuncName = Callee->getName();
1963   IRBuilder<> Builder(CI);
1964   bool isCallingConvC = CI->getCallingConv() == llvm::CallingConv::C;
1965
1966   // Command-line parameter overrides function attribute.
1967   if (EnableUnsafeFPShrink.getNumOccurrences() > 0)
1968     UnsafeFPShrink = EnableUnsafeFPShrink;
1969   else if (Callee->hasFnAttribute("unsafe-fp-math")) {
1970     // FIXME: This is the same problem as described in optimizeSqrt().
1971     // If calls gain access to IR-level FMF, then use that instead of a
1972     // function attribute.
1973
1974     // Check for unsafe-fp-math = true.
1975     Attribute Attr = Callee->getFnAttribute("unsafe-fp-math");
1976     if (Attr.getValueAsString() == "true")
1977       UnsafeFPShrink = true;
1978   }
1979
1980   // First, check for intrinsics.
1981   if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CI)) {
1982     if (!isCallingConvC)
1983       return nullptr;
1984     switch (II->getIntrinsicID()) {
1985     case Intrinsic::pow:
1986       return optimizePow(CI, Builder);
1987     case Intrinsic::exp2:
1988       return optimizeExp2(CI, Builder);
1989     case Intrinsic::fabs:
1990       return optimizeFabs(CI, Builder);
1991     case Intrinsic::sqrt:
1992       return optimizeSqrt(CI, Builder);
1993     default:
1994       return nullptr;
1995     }
1996   }
1997
1998   // Also try to simplify calls to fortified library functions.
1999   if (Value *SimplifiedFortifiedCI = FortifiedSimplifier.optimizeCall(CI)) {
2000     // Try to further simplify the result.
2001     CallInst *SimplifiedCI = dyn_cast<CallInst>(SimplifiedFortifiedCI);
2002     if (SimplifiedCI && SimplifiedCI->getCalledFunction())
2003       if (Value *V = optimizeStringMemoryLibCall(SimplifiedCI, Builder)) {
2004         // If we were able to further simplify, remove the now redundant call.
2005         SimplifiedCI->replaceAllUsesWith(V);
2006         SimplifiedCI->eraseFromParent();
2007         return V;
2008       }
2009     return SimplifiedFortifiedCI;
2010   }
2011
2012   // Then check for known library functions.
2013   if (TLI->getLibFunc(FuncName, Func) && TLI->has(Func)) {
2014     // We never change the calling convention.
2015     if (!ignoreCallingConv(Func) && !isCallingConvC)
2016       return nullptr;
2017     if (Value *V = optimizeStringMemoryLibCall(CI, Builder))
2018       return V;
2019     switch (Func) {
2020     case LibFunc::cosf:
2021     case LibFunc::cos:
2022     case LibFunc::cosl:
2023       return optimizeCos(CI, Builder);
2024     case LibFunc::sinpif:
2025     case LibFunc::sinpi:
2026     case LibFunc::cospif:
2027     case LibFunc::cospi:
2028       return optimizeSinCosPi(CI, Builder);
2029     case LibFunc::powf:
2030     case LibFunc::pow:
2031     case LibFunc::powl:
2032       return optimizePow(CI, Builder);
2033     case LibFunc::exp2l:
2034     case LibFunc::exp2:
2035     case LibFunc::exp2f:
2036       return optimizeExp2(CI, Builder);
2037     case LibFunc::fabsf:
2038     case LibFunc::fabs:
2039     case LibFunc::fabsl:
2040       return optimizeFabs(CI, Builder);
2041     case LibFunc::sqrtf:
2042     case LibFunc::sqrt:
2043     case LibFunc::sqrtl:
2044       return optimizeSqrt(CI, Builder);
2045     case LibFunc::ffs:
2046     case LibFunc::ffsl:
2047     case LibFunc::ffsll:
2048       return optimizeFFS(CI, Builder);
2049     case LibFunc::abs:
2050     case LibFunc::labs:
2051     case LibFunc::llabs:
2052       return optimizeAbs(CI, Builder);
2053     case LibFunc::isdigit:
2054       return optimizeIsDigit(CI, Builder);
2055     case LibFunc::isascii:
2056       return optimizeIsAscii(CI, Builder);
2057     case LibFunc::toascii:
2058       return optimizeToAscii(CI, Builder);
2059     case LibFunc::printf:
2060       return optimizePrintF(CI, Builder);
2061     case LibFunc::sprintf:
2062       return optimizeSPrintF(CI, Builder);
2063     case LibFunc::fprintf:
2064       return optimizeFPrintF(CI, Builder);
2065     case LibFunc::fwrite:
2066       return optimizeFWrite(CI, Builder);
2067     case LibFunc::fputs:
2068       return optimizeFPuts(CI, Builder);
2069     case LibFunc::puts:
2070       return optimizePuts(CI, Builder);
2071     case LibFunc::perror:
2072       return optimizeErrorReporting(CI, Builder);
2073     case LibFunc::vfprintf:
2074     case LibFunc::fiprintf:
2075       return optimizeErrorReporting(CI, Builder, 0);
2076     case LibFunc::fputc:
2077       return optimizeErrorReporting(CI, Builder, 1);
2078     case LibFunc::ceil:
2079     case LibFunc::floor:
2080     case LibFunc::rint:
2081     case LibFunc::round:
2082     case LibFunc::nearbyint:
2083     case LibFunc::trunc:
2084       if (hasFloatVersion(FuncName))
2085         return optimizeUnaryDoubleFP(CI, Builder, false);
2086       return nullptr;
2087     case LibFunc::acos:
2088     case LibFunc::acosh:
2089     case LibFunc::asin:
2090     case LibFunc::asinh:
2091     case LibFunc::atan:
2092     case LibFunc::atanh:
2093     case LibFunc::cbrt:
2094     case LibFunc::cosh:
2095     case LibFunc::exp:
2096     case LibFunc::exp10:
2097     case LibFunc::expm1:
2098     case LibFunc::log:
2099     case LibFunc::log10:
2100     case LibFunc::log1p:
2101     case LibFunc::log2:
2102     case LibFunc::logb:
2103     case LibFunc::sin:
2104     case LibFunc::sinh:
2105     case LibFunc::tan:
2106     case LibFunc::tanh:
2107       if (UnsafeFPShrink && hasFloatVersion(FuncName))
2108         return optimizeUnaryDoubleFP(CI, Builder, true);
2109       return nullptr;
2110     case LibFunc::copysign:
2111     case LibFunc::fmin:
2112     case LibFunc::fmax:
2113       if (hasFloatVersion(FuncName))
2114         return optimizeBinaryDoubleFP(CI, Builder);
2115       return nullptr;
2116     default:
2117       return nullptr;
2118     }
2119   }
2120   return nullptr;
2121 }
2122
2123 LibCallSimplifier::LibCallSimplifier(
2124     const DataLayout &DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
2125     function_ref<void(Instruction *, Value *)> Replacer)
2126     : FortifiedSimplifier(TLI), DL(DL), TLI(TLI), UnsafeFPShrink(false),
2127       Replacer(Replacer) {}
2128
2129 void LibCallSimplifier::replaceAllUsesWith(Instruction *I, Value *With) {
2130   // Indirect through the replacer used in this instance.
2131   Replacer(I, With);
2132 }
2133
2134 /*static*/ void LibCallSimplifier::replaceAllUsesWithDefault(Instruction *I,
2135                                                              Value *With) {
2136   I->replaceAllUsesWith(With);
2137   I->eraseFromParent();
2138 }
2139
2140 // TODO:
2141 //   Additional cases that we need to add to this file:
2142 //
2143 // cbrt:
2144 //   * cbrt(expN(X))  -> expN(x/3)
2145 //   * cbrt(sqrt(x))  -> pow(x,1/6)
2146 //   * cbrt(sqrt(x))  -> pow(x,1/9)
2147 //
2148 // exp, expf, expl:
2149 //   * exp(log(x))  -> x
2150 //
2151 // log, logf, logl:
2152 //   * log(exp(x))   -> x
2153 //   * log(x**y)     -> y*log(x)
2154 //   * log(exp(y))   -> y*log(e)
2155 //   * log(exp2(y))  -> y*log(2)
2156 //   * log(exp10(y)) -> y*log(10)
2157 //   * log(sqrt(x))  -> 0.5*log(x)
2158 //   * log(pow(x,y)) -> y*log(x)
2159 //
2160 // lround, lroundf, lroundl:
2161 //   * lround(cnst) -> cnst'
2162 //
2163 // pow, powf, powl:
2164 //   * pow(exp(x),y)  -> exp(x*y)
2165 //   * pow(sqrt(x),y) -> pow(x,y*0.5)
2166 //   * pow(pow(x,y),z)-> pow(x,y*z)
2167 //
2168 // round, roundf, roundl:
2169 //   * round(cnst) -> cnst'
2170 //
2171 // signbit:
2172 //   * signbit(cnst) -> cnst'
2173 //   * signbit(nncst) -> 0 (if pstv is a non-negative constant)
2174 //
2175 // sqrt, sqrtf, sqrtl:
2176 //   * sqrt(expN(x))  -> expN(x*0.5)
2177 //   * sqrt(Nroot(x)) -> pow(x,1/(2*N))
2178 //   * sqrt(pow(x,y)) -> pow(|x|,y*0.5)
2179 //
2180 // tan, tanf, tanl:
2181 //   * tan(atan(x)) -> x
2182 //
2183 // trunc, truncf, truncl:
2184 //   * trunc(cnst) -> cnst'
2185 //
2186 //
2187
2188 //===----------------------------------------------------------------------===//
2189 // Fortified Library Call Optimizations
2190 //===----------------------------------------------------------------------===//
2191
2192 bool FortifiedLibCallSimplifier::isFortifiedCallFoldable(CallInst *CI,
2193                                                          unsigned ObjSizeOp,
2194                                                          unsigned SizeOp,
2195                                                          bool isString) {
2196   if (CI->getArgOperand(ObjSizeOp) == CI->getArgOperand(SizeOp))
2197     return true;
2198   if (ConstantInt *ObjSizeCI =
2199           dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(ObjSizeOp))) {
2200     if (ObjSizeCI->isAllOnesValue())
2201       return true;
2202     // If the object size wasn't -1 (unknown), bail out if we were asked to.
2203     if (OnlyLowerUnknownSize)
2204       return false;
2205     if (isString) {
2206       uint64_t Len = GetStringLength(CI->getArgOperand(SizeOp));
2207       // If the length is 0 we don't know how long it is and so we can't
2208       // remove the check.
2209       if (Len == 0)
2210         return false;
2211       return ObjSizeCI->getZExtValue() >= Len;
2212     }
2213     if (ConstantInt *SizeCI = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(SizeOp)))
2214       return ObjSizeCI->getZExtValue() >= SizeCI->getZExtValue();
2215   }
2216   return false;
2217 }
2218
2219 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeMemCpyChk(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
2220   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2221
2222   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, LibFunc::memcpy_chk))
2223     return nullptr;
2224
2225   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 3, 2, false)) {
2226     B.CreateMemCpy(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
2227                    CI->getArgOperand(2), 1);
2228     return CI->getArgOperand(0);
2229   }
2230   return nullptr;
2231 }
2232
2233 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeMemMoveChk(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
2234   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2235
2236   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, LibFunc::memmove_chk))
2237     return nullptr;
2238
2239   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 3, 2, false)) {
2240     B.CreateMemMove(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
2241                     CI->getArgOperand(2), 1);
2242     return CI->getArgOperand(0);
2243   }
2244   return nullptr;
2245 }
2246
2247 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeMemSetChk(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
2248   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2249
2250   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, LibFunc::memset_chk))
2251     return nullptr;
2252
2253   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 3, 2, false)) {
2254     Value *Val = B.CreateIntCast(CI->getArgOperand(1), B.getInt8Ty(), false);
2255     B.CreateMemSet(CI->getArgOperand(0), Val, CI->getArgOperand(2), 1);
2256     return CI->getArgOperand(0);
2257   }
2258   return nullptr;
2259 }
2260
2261 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeStrpCpyChk(CallInst *CI,
2262                                                       IRBuilder<> &B,
2263                                                       LibFunc::Func Func) {
2264   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2265   StringRef Name = Callee->getName();
2266   const DataLayout &DL = CI->getModule()->getDataLayout();
2267
2268   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, Func))
2269     return nullptr;
2270
2271   Value *Dst = CI->getArgOperand(0), *Src = CI->getArgOperand(1),
2272         *ObjSize = CI->getArgOperand(2);
2273
2274   // __stpcpy_chk(x,x,...)  -> x+strlen(x)
2275   if (Func == LibFunc::stpcpy_chk && !OnlyLowerUnknownSize && Dst == Src) {
2276     Value *StrLen = EmitStrLen(Src, B, DL, TLI);
2277     return StrLen ? B.CreateInBoundsGEP(Dst, StrLen) : nullptr;
2278   }
2279
2280   // If a) we don't have any length information, or b) we know this will
2281   // fit then just lower to a plain st[rp]cpy. Otherwise we'll keep our
2282   // st[rp]cpy_chk call which may fail at runtime if the size is too long.
2283   // TODO: It might be nice to get a maximum length out of the possible
2284   // string lengths for varying.
2285   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 2, 1, true)) {
2286     Value *Ret = EmitStrCpy(Dst, Src, B, TLI, Name.substr(2, 6));
2287     return Ret;
2288   } else if (!OnlyLowerUnknownSize) {
2289     // Maybe we can stil fold __st[rp]cpy_chk to __memcpy_chk.
2290     uint64_t Len = GetStringLength(Src);
2291     if (Len == 0)
2292       return nullptr;
2293
2294     Type *SizeTTy = DL.getIntPtrType(CI->getContext());
2295     Value *LenV = ConstantInt::get(SizeTTy, Len);
2296     Value *Ret = EmitMemCpyChk(Dst, Src, LenV, ObjSize, B, DL, TLI);
2297     // If the function was an __stpcpy_chk, and we were able to fold it into
2298     // a __memcpy_chk, we still need to return the correct end pointer.
2299     if (Ret && Func == LibFunc::stpcpy_chk)
2300       return B.CreateGEP(Dst, ConstantInt::get(SizeTTy, Len - 1));
2301     return Ret;
2302   }
2303   return nullptr;
2304 }
2305
2306 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeStrpNCpyChk(CallInst *CI,
2307                                                        IRBuilder<> &B,
2308                                                        LibFunc::Func Func) {
2309   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2310   StringRef Name = Callee->getName();
2311
2312   if (!checkStringCopyLibFuncSignature(Callee, Func))
2313     return nullptr;
2314   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 3, 2, false)) {
2315     Value *Ret = EmitStrNCpy(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
2316                              CI->getArgOperand(2), B, TLI, Name.substr(2, 7));
2317     return Ret;
2318   }
2319   return nullptr;
2320 }
2321
2322 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeCall(CallInst *CI) {
2323   if (CI->isNoBuiltin())
2324     return nullptr;
2325
2326   LibFunc::Func Func;
2327   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2328   StringRef FuncName = Callee->getName();
2329   IRBuilder<> Builder(CI);
2330   bool isCallingConvC = CI->getCallingConv() == llvm::CallingConv::C;
2331
2332   // First, check that this is a known library functions.
2333   if (!TLI->getLibFunc(FuncName, Func) || !TLI->has(Func))
2334     return nullptr;
2335
2336   // We never change the calling convention.
2337   if (!ignoreCallingConv(Func) && !isCallingConvC)
2338     return nullptr;
2339
2340   switch (Func) {
2341   case LibFunc::memcpy_chk:
2342     return optimizeMemCpyChk(CI, Builder);
2343   case LibFunc::memmove_chk:
2344     return optimizeMemMoveChk(CI, Builder);
2345   case LibFunc::memset_chk:
2346     return optimizeMemSetChk(CI, Builder);
2347   case LibFunc::stpcpy_chk:
2348   case LibFunc::strcpy_chk:
2349     return optimizeStrpCpyChk(CI, Builder, Func);
2350   case LibFunc::stpncpy_chk:
2351   case LibFunc::strncpy_chk:
2352     return optimizeStrpNCpyChk(CI, Builder, Func);
2353   default:
2354     break;
2355   }
2356   return nullptr;
2357 }
2358
2359 FortifiedLibCallSimplifier::FortifiedLibCallSimplifier(
2360     const TargetLibraryInfo *TLI, bool OnlyLowerUnknownSize)
2361     : TLI(TLI), OnlyLowerUnknownSize(OnlyLowerUnknownSize) {}