lib/Transforms/Utils/SimplifyLibCalls.cpp

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