lib/Transforms/Vectorize/BBVectorize.cpp

   1 //===- BBVectorize.cpp - A Basic-Block Vectorizer -------------------------===//
   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 file implements a basic-block vectorization pass. The algorithm was
  11 // inspired by that used by the Vienna MAP Vectorizor by Franchetti and Kral,
  12 // et al. It works by looking for chains of pairable operations and then
  13 // pairing them.
  14 //
  15 //===----------------------------------------------------------------------===//
  16
  17 #define BBV_NAME "bb-vectorize"
  18 #define DEBUG_TYPE BBV_NAME
  19 #include "llvm/Transforms/Vectorize.h"
  20 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  21 #include "llvm/ADT/DenseSet.h"
  22 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  23 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
  24 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  25 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  26 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
  27 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
  28 #include "llvm/Analysis/AliasSetTracker.h"
  29 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolution.h"
  30 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpressions.h"
  31 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
  32 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  33 #include "llvm/IR/Constants.h"
  34 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
  35 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
  36 #include "llvm/IR/Dominators.h"
  37 #include "llvm/IR/Function.h"
  38 #include "llvm/IR/Instructions.h"
  39 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
  40 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
  41 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
  42 #include "llvm/IR/Metadata.h"
  43 #include "llvm/IR/Type.h"
  44 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
  45 #include "llvm/Pass.h"
  46 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  47 #include "llvm/Support/Debug.h"
  48 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  49 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
  50 #include <algorithm>
  51 using namespace llvm;
  52
  53 static cl::opt<bool>
  54 IgnoreTargetInfo("bb-vectorize-ignore-target-info",  cl::init(false),
  55   cl::Hidden, cl::desc("Ignore target information"));
  56
  57 static cl::opt<unsigned>
  58 ReqChainDepth("bb-vectorize-req-chain-depth", cl::init(6), cl::Hidden,
  59   cl::desc("The required chain depth for vectorization"));
  60
  61 static cl::opt<bool>
  62 UseChainDepthWithTI("bb-vectorize-use-chain-depth",  cl::init(false),
  63   cl::Hidden, cl::desc("Use the chain depth requirement with"
  64                        " target information"));
  65
  66 static cl::opt<unsigned>
  67 SearchLimit("bb-vectorize-search-limit", cl::init(400), cl::Hidden,
  68   cl::desc("The maximum search distance for instruction pairs"));
  69
  70 static cl::opt<bool>
  71 SplatBreaksChain("bb-vectorize-splat-breaks-chain", cl::init(false), cl::Hidden,
  72   cl::desc("Replicating one element to a pair breaks the chain"));
  73
  74 static cl::opt<unsigned>
  75 VectorBits("bb-vectorize-vector-bits", cl::init(128), cl::Hidden,
  76   cl::desc("The size of the native vector registers"));
  77
  78 static cl::opt<unsigned>
  79 MaxIter("bb-vectorize-max-iter", cl::init(0), cl::Hidden,
  80   cl::desc("The maximum number of pairing iterations"));
  81
  82 static cl::opt<bool>
  83 Pow2LenOnly("bb-vectorize-pow2-len-only", cl::init(false), cl::Hidden,
  84   cl::desc("Don't try to form non-2^n-length vectors"));
  85
  86 static cl::opt<unsigned>
  87 MaxInsts("bb-vectorize-max-instr-per-group", cl::init(500), cl::Hidden,
  88   cl::desc("The maximum number of pairable instructions per group"));
  89
  90 static cl::opt<unsigned>
  91 MaxPairs("bb-vectorize-max-pairs-per-group", cl::init(3000), cl::Hidden,
  92   cl::desc("The maximum number of candidate instruction pairs per group"));
  93
  94 static cl::opt<unsigned>
  95 MaxCandPairsForCycleCheck("bb-vectorize-max-cycle-check-pairs", cl::init(200),
  96   cl::Hidden, cl::desc("The maximum number of candidate pairs with which to use"
  97                        " a full cycle check"));
  98
  99 static cl::opt<bool>
 100 NoBools("bb-vectorize-no-bools", cl::init(false), cl::Hidden,
 101   cl::desc("Don't try to vectorize boolean (i1) values"));
 102
 103 static cl::opt<bool>
 104 NoInts("bb-vectorize-no-ints", cl::init(false), cl::Hidden,
 105   cl::desc("Don't try to vectorize integer values"));
 106
 107 static cl::opt<bool>
 108 NoFloats("bb-vectorize-no-floats", cl::init(false), cl::Hidden,
 109   cl::desc("Don't try to vectorize floating-point values"));
 110
 111 // FIXME: This should default to false once pointer vector support works.
 112 static cl::opt<bool>
 113 NoPointers("bb-vectorize-no-pointers", cl::init(/*false*/ true), cl::Hidden,
 114   cl::desc("Don't try to vectorize pointer values"));
 115
 116 static cl::opt<bool>
 117 NoCasts("bb-vectorize-no-casts", cl::init(false), cl::Hidden,
 118   cl::desc("Don't try to vectorize casting (conversion) operations"));
 119
 120 static cl::opt<bool>
 121 NoMath("bb-vectorize-no-math", cl::init(false), cl::Hidden,
 122   cl::desc("Don't try to vectorize floating-point math intrinsics"));
 123
 124 static cl::opt<bool>
 125 NoFMA("bb-vectorize-no-fma", cl::init(false), cl::Hidden,
 126   cl::desc("Don't try to vectorize the fused-multiply-add intrinsic"));
 127
 128 static cl::opt<bool>
 129 NoSelect("bb-vectorize-no-select", cl::init(false), cl::Hidden,
 130   cl::desc("Don't try to vectorize select instructions"));
 131
 132 static cl::opt<bool>
 133 NoCmp("bb-vectorize-no-cmp", cl::init(false), cl::Hidden,
 134   cl::desc("Don't try to vectorize comparison instructions"));
 135
 136 static cl::opt<bool>
 137 NoGEP("bb-vectorize-no-gep", cl::init(false), cl::Hidden,
 138   cl::desc("Don't try to vectorize getelementptr instructions"));
 139
 140 static cl::opt<bool>
 141 NoMemOps("bb-vectorize-no-mem-ops", cl::init(false), cl::Hidden,
 142   cl::desc("Don't try to vectorize loads and stores"));
 143
 144 static cl::opt<bool>
 145 AlignedOnly("bb-vectorize-aligned-only", cl::init(false), cl::Hidden,
 146   cl::desc("Only generate aligned loads and stores"));
 147
 148 static cl::opt<bool>
 149 NoMemOpBoost("bb-vectorize-no-mem-op-boost",
 150   cl::init(false), cl::Hidden,
 151   cl::desc("Don't boost the chain-depth contribution of loads and stores"));
 152
 153 static cl::opt<bool>
 154 FastDep("bb-vectorize-fast-dep", cl::init(false), cl::Hidden,
 155   cl::desc("Use a fast instruction dependency analysis"));
 156
 157 #ifndef NDEBUG
 158 static cl::opt<bool>
 159 DebugInstructionExamination("bb-vectorize-debug-instruction-examination",
 160   cl::init(false), cl::Hidden,
 161   cl::desc("When debugging is enabled, output information on the"
 162            " instruction-examination process"));
 163 static cl::opt<bool>
 164 DebugCandidateSelection("bb-vectorize-debug-candidate-selection",
 165   cl::init(false), cl::Hidden,
 166   cl::desc("When debugging is enabled, output information on the"
 167            " candidate-selection process"));
 168 static cl::opt<bool>
 169 DebugPairSelection("bb-vectorize-debug-pair-selection",
 170   cl::init(false), cl::Hidden,
 171   cl::desc("When debugging is enabled, output information on the"
 172            " pair-selection process"));
 173 static cl::opt<bool>
 174 DebugCycleCheck("bb-vectorize-debug-cycle-check",
 175   cl::init(false), cl::Hidden,
 176   cl::desc("When debugging is enabled, output information on the"
 177            " cycle-checking process"));
 178
 179 static cl::opt<bool>
 180 PrintAfterEveryPair("bb-vectorize-debug-print-after-every-pair",
 181   cl::init(false), cl::Hidden,
 182   cl::desc("When debugging is enabled, dump the basic block after"
 183            " every pair is fused"));
 184 #endif
 185
 186 STATISTIC(NumFusedOps, "Number of operations fused by bb-vectorize");
 187
 188 namespace {
 189   struct BBVectorize : public BasicBlockPass {
 190     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
 191
 192     const VectorizeConfig Config;
 193
 194     BBVectorize(const VectorizeConfig &C = VectorizeConfig())
 195       : BasicBlockPass(ID), Config(C) {
 196       initializeBBVectorizePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
 197     }
 198
 199     BBVectorize(Pass *P, const VectorizeConfig &C)
 200       : BasicBlockPass(ID), Config(C) {
 201       AA = &P->getAnalysis<AliasAnalysis>();
 202       DT = &P->getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
 203       SE = &P->getAnalysis<ScalarEvolution>();
 204       DataLayoutPass *DLP = P->getAnalysisIfAvailable<DataLayoutPass>();
 205       DL = DLP ? &DLP->getDataLayout() : 0;
 206       TTI = IgnoreTargetInfo ? 0 : &P->getAnalysis<TargetTransformInfo>();
 207     }
 208
 209     typedef std::pair<Value *, Value *> ValuePair;
 210     typedef std::pair<ValuePair, int> ValuePairWithCost;
 211     typedef std::pair<ValuePair, size_t> ValuePairWithDepth;
 212     typedef std::pair<ValuePair, ValuePair> VPPair; // A ValuePair pair
 213     typedef std::pair<VPPair, unsigned> VPPairWithType;
 214
 215     AliasAnalysis *AA;
 216     DominatorTree *DT;
 217     ScalarEvolution *SE;
 218     const DataLayout *DL;
 219     const TargetTransformInfo *TTI;
 220
 221     // FIXME: const correct?
 222
 223     bool vectorizePairs(BasicBlock &BB, bool NonPow2Len = false);
 224
 225     bool getCandidatePairs(BasicBlock &BB,
 226                        BasicBlock::iterator &Start,
 227                        DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 228                        DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
 229                        DenseMap<ValuePair, int> &CandidatePairCostSavings,
 230                        std::vector<Value *> &PairableInsts, bool NonPow2Len);
 231
 232     // FIXME: The current implementation does not account for pairs that
 233     // are connected in multiple ways. For example:
 234     //   C1 = A1 / A2; C2 = A2 / A1 (which may be both direct and a swap)
 235     enum PairConnectionType {
 236       PairConnectionDirect,
 237       PairConnectionSwap,
 238       PairConnectionSplat
 239     };
 240
 241     void computeConnectedPairs(
 242              DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 243              DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
 244              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 245              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 246              DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes);
 247
 248     void buildDepMap(BasicBlock &BB,
 249              DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 250              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 251              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers);
 252
 253     void choosePairs(DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 254              DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
 255              DenseMap<ValuePair, int> &CandidatePairCostSavings,
 256              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 257              DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
 258              DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
 259              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 260              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairDeps,
 261              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
 262              DenseMap<Value *, Value *>& ChosenPairs);
 263
 264     void fuseChosenPairs(BasicBlock &BB,
 265              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 266              DenseMap<Value *, Value *>& ChosenPairs,
 267              DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
 268              DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
 269              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 270              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairDeps);
 271
 272
 273     bool isInstVectorizable(Instruction *I, bool &IsSimpleLoadStore);
 274
 275     bool areInstsCompatible(Instruction *I, Instruction *J,
 276                        bool IsSimpleLoadStore, bool NonPow2Len,
 277                        int &CostSavings, int &FixedOrder);
 278
 279     bool trackUsesOfI(DenseSet<Value *> &Users,
 280                       AliasSetTracker &WriteSet, Instruction *I,
 281                       Instruction *J, bool UpdateUsers = true,
 282                       DenseSet<ValuePair> *LoadMoveSetPairs = 0);
 283
 284   void computePairsConnectedTo(
 285              DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 286              DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
 287              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 288              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 289              DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
 290              ValuePair P);
 291
 292     bool pairsConflict(ValuePair P, ValuePair Q,
 293              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
 294              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >
 295                *PairableInstUserMap = 0,
 296              DenseSet<VPPair> *PairableInstUserPairSet = 0);
 297
 298     bool pairWillFormCycle(ValuePair P,
 299              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &PairableInstUsers,
 300              DenseSet<ValuePair> &CurrentPairs);
 301
 302     void pruneDAGFor(
 303              DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 304              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 305              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 306              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
 307              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &PairableInstUserMap,
 308              DenseSet<VPPair> &PairableInstUserPairSet,
 309              DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
 310              DenseMap<ValuePair, size_t> &DAG,
 311              DenseSet<ValuePair> &PrunedDAG, ValuePair J,
 312              bool UseCycleCheck);
 313
 314     void buildInitialDAGFor(
 315              DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 316              DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
 317              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 318              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 319              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
 320              DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
 321              DenseMap<ValuePair, size_t> &DAG, ValuePair J);
 322
 323     void findBestDAGFor(
 324              DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 325              DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
 326              DenseMap<ValuePair, int> &CandidatePairCostSavings,
 327              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 328              DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
 329              DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
 330              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 331              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairDeps,
 332              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
 333              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &PairableInstUserMap,
 334              DenseSet<VPPair> &PairableInstUserPairSet,
 335              DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
 336              DenseSet<ValuePair> &BestDAG, size_t &BestMaxDepth,
 337              int &BestEffSize, Value *II, std::vector<Value *>&JJ,
 338              bool UseCycleCheck);
 339
 340     Value *getReplacementPointerInput(LLVMContext& Context, Instruction *I,
 341                      Instruction *J, unsigned o);
 342
 343     void fillNewShuffleMask(LLVMContext& Context, Instruction *J,
 344                      unsigned MaskOffset, unsigned NumInElem,
 345                      unsigned NumInElem1, unsigned IdxOffset,
 346                      std::vector<Constant*> &Mask);
 347
 348     Value *getReplacementShuffleMask(LLVMContext& Context, Instruction *I,
 349                      Instruction *J);
 350
 351     bool expandIEChain(LLVMContext& Context, Instruction *I, Instruction *J,
 352                        unsigned o, Value *&LOp, unsigned numElemL,
 353                        Type *ArgTypeL, Type *ArgTypeR, bool IBeforeJ,
 354                        unsigned IdxOff = 0);
 355
 356     Value *getReplacementInput(LLVMContext& Context, Instruction *I,
 357                      Instruction *J, unsigned o, bool IBeforeJ);
 358
 359     void getReplacementInputsForPair(LLVMContext& Context, Instruction *I,
 360                      Instruction *J, SmallVectorImpl<Value *> &ReplacedOperands,
 361                      bool IBeforeJ);
 362
 363     void replaceOutputsOfPair(LLVMContext& Context, Instruction *I,
 364                      Instruction *J, Instruction *K,
 365                      Instruction *&InsertionPt, Instruction *&K1,
 366                      Instruction *&K2);
 367
 368     void collectPairLoadMoveSet(BasicBlock &BB,
 369                      DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
 370                      DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &LoadMoveSet,
 371                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs,
 372                      Instruction *I);
 373
 374     void collectLoadMoveSet(BasicBlock &BB,
 375                      std::vector<Value *> &PairableInsts,
 376                      DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
 377                      DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &LoadMoveSet,
 378                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs);
 379
 380     bool canMoveUsesOfIAfterJ(BasicBlock &BB,
 381                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs,
 382                      Instruction *I, Instruction *J);
 383
 384     void moveUsesOfIAfterJ(BasicBlock &BB,
 385                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs,
 386                      Instruction *&InsertionPt,
 387                      Instruction *I, Instruction *J);
 388
 389     void combineMetadata(Instruction *K, const Instruction *J);
 390
 391     bool vectorizeBB(BasicBlock &BB) {
 392       if (skipOptnoneFunction(BB))
 393         return false;
 394       if (!DT->isReachableFromEntry(&BB)) {
 395         DEBUG(dbgs() << "BBV: skipping unreachable " << BB.getName() <<
 396               " in " << BB.getParent()->getName() << "\n");
 397         return false;
 398       }
 399
 400       DEBUG(if (TTI) dbgs() << "BBV: using target information\n");
 401
 402       bool changed = false;
 403       // Iterate a sufficient number of times to merge types of size 1 bit,
 404       // then 2 bits, then 4, etc. up to half of the target vector width of the
 405       // target vector register.
 406       unsigned n = 1;
 407       for (unsigned v = 2;
 408            (TTI || v <= Config.VectorBits) &&
 409            (!Config.MaxIter || n <= Config.MaxIter);
 410            v *= 2, ++n) {
 411         DEBUG(dbgs() << "BBV: fusing loop #" << n <<
 412               " for " << BB.getName() << " in " <<
 413               BB.getParent()->getName() << "...\n");
 414         if (vectorizePairs(BB))
 415           changed = true;
 416         else
 417           break;
 418       }
 419
 420       if (changed && !Pow2LenOnly) {
 421         ++n;
 422         for (; !Config.MaxIter || n <= Config.MaxIter; ++n) {
 423           DEBUG(dbgs() << "BBV: fusing for non-2^n-length vectors loop #: " <<
 424                 n << " for " << BB.getName() << " in " <<
 425                 BB.getParent()->getName() << "...\n");
 426           if (!vectorizePairs(BB, true)) break;
 427         }
 428       }
 429
 430       DEBUG(dbgs() << "BBV: done!\n");
 431       return changed;
 432     }
 433
 434     bool runOnBasicBlock(BasicBlock &BB) override {
 435       // OptimizeNone check deferred to vectorizeBB().
 436
 437       AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
 438       DT = &getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
 439       SE = &getAnalysis<ScalarEvolution>();
 440       DataLayoutPass *DLP = getAnalysisIfAvailable<DataLayoutPass>();
 441       DL = DLP ? &DLP->getDataLayout() : 0;
 442       TTI = IgnoreTargetInfo ? 0 : &getAnalysis<TargetTransformInfo>();
 443
 444       return vectorizeBB(BB);
 445     }
 446
 447     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
 448       BasicBlockPass::getAnalysisUsage(AU);
 449       AU.addRequired<AliasAnalysis>();
 450       AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
 451       AU.addRequired<ScalarEvolution>();
 452       AU.addRequired<TargetTransformInfo>();
 453       AU.addPreserved<AliasAnalysis>();
 454       AU.addPreserved<DominatorTreeWrapperPass>();
 455       AU.addPreserved<ScalarEvolution>();
 456       AU.setPreservesCFG();
 457     }
 458
 459     static inline VectorType *getVecTypeForPair(Type *ElemTy, Type *Elem2Ty) {
 460       assert(ElemTy->getScalarType() == Elem2Ty->getScalarType() &&
 461              "Cannot form vector from incompatible scalar types");
 462       Type *STy = ElemTy->getScalarType();
 463
 464       unsigned numElem;
 465       if (VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(ElemTy)) {
 466         numElem = VTy->getNumElements();
 467       } else {
 468         numElem = 1;
 469       }
 470
 471       if (VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(Elem2Ty)) {
 472         numElem += VTy->getNumElements();
 473       } else {
 474         numElem += 1;
 475       }
 476
 477       return VectorType::get(STy, numElem);
 478     }
 479
 480     static inline void getInstructionTypes(Instruction *I,
 481                                            Type *&T1, Type *&T2) {
 482       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
 483         // For stores, it is the value type, not the pointer type that matters
 484         // because the value is what will come from a vector register.
 485
 486         Value *IVal = SI->getValueOperand();
 487         T1 = IVal->getType();
 488       } else {
 489         T1 = I->getType();
 490       }
 491
 492       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I))
 493         T2 = CI->getSrcTy();
 494       else
 495         T2 = T1;
 496
 497       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(I)) {
 498         T2 = SI->getCondition()->getType();
 499       } else if (ShuffleVectorInst *SI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
 500         T2 = SI->getOperand(0)->getType();
 501       } else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I)) {
 502         T2 = CI->getOperand(0)->getType();
 503       }
 504     }
 505
 506     // Returns the weight associated with the provided value. A chain of
 507     // candidate pairs has a length given by the sum of the weights of its
 508     // members (one weight per pair; the weight of each member of the pair
 509     // is assumed to be the same). This length is then compared to the
 510     // chain-length threshold to determine if a given chain is significant
 511     // enough to be vectorized. The length is also used in comparing
 512     // candidate chains where longer chains are considered to be better.
 513     // Note: when this function returns 0, the resulting instructions are
 514     // not actually fused.
 515     inline size_t getDepthFactor(Value *V) {
 516       // InsertElement and ExtractElement have a depth factor of zero. This is
 517       // for two reasons: First, they cannot be usefully fused. Second, because
 518       // the pass generates a lot of these, they can confuse the simple metric
 519       // used to compare the dags in the next iteration. Thus, giving them a
 520       // weight of zero allows the pass to essentially ignore them in
 521       // subsequent iterations when looking for vectorization opportunities
 522       // while still tracking dependency chains that flow through those
 523       // instructions.
 524       if (isa<InsertElementInst>(V) || isa<ExtractElementInst>(V))
 525         return 0;
 526
 527       // Give a load or store half of the required depth so that load/store
 528       // pairs will vectorize.
 529       if (!Config.NoMemOpBoost && (isa<LoadInst>(V) || isa<StoreInst>(V)))
 530         return Config.ReqChainDepth/2;
 531
 532       return 1;
 533     }
 534
 535     // Returns the cost of the provided instruction using TTI.
 536     // This does not handle loads and stores.
 537     unsigned getInstrCost(unsigned Opcode, Type *T1, Type *T2,
 538                           TargetTransformInfo::OperandValueKind Op1VK =
 539                               TargetTransformInfo::OK_AnyValue,
 540                           TargetTransformInfo::OperandValueKind Op2VK =
 541                               TargetTransformInfo::OK_AnyValue) {
 542       switch (Opcode) {
 543       default: break;
 544       case Instruction::GetElementPtr:
 545         // We mark this instruction as zero-cost because scalar GEPs are usually
 546         // lowered to the instruction addressing mode. At the moment we don't
 547         // generate vector GEPs.
 548         return 0;
 549       case Instruction::Br:
 550         return TTI->getCFInstrCost(Opcode);
 551       case Instruction::PHI:
 552         return 0;
 553       case Instruction::Add:
 554       case Instruction::FAdd:
 555       case Instruction::Sub:
 556       case Instruction::FSub:
 557       case Instruction::Mul:
 558       case Instruction::FMul:
 559       case Instruction::UDiv:
 560       case Instruction::SDiv:
 561       case Instruction::FDiv:
 562       case Instruction::URem:
 563       case Instruction::SRem:
 564       case Instruction::FRem:
 565       case Instruction::Shl:
 566       case Instruction::LShr:
 567       case Instruction::AShr:
 568       case Instruction::And:
 569       case Instruction::Or:
 570       case Instruction::Xor:
 571         return TTI->getArithmeticInstrCost(Opcode, T1, Op1VK, Op2VK);
 572       case Instruction::Select:
 573       case Instruction::ICmp:
 574       case Instruction::FCmp:
 575         return TTI->getCmpSelInstrCost(Opcode, T1, T2);
 576       case Instruction::ZExt:
 577       case Instruction::SExt:
 578       case Instruction::FPToUI:
 579       case Instruction::FPToSI:
 580       case Instruction::FPExt:
 581       case Instruction::PtrToInt:
 582       case Instruction::IntToPtr:
 583       case Instruction::SIToFP:
 584       case Instruction::UIToFP:
 585       case Instruction::Trunc:
 586       case Instruction::FPTrunc:
 587       case Instruction::BitCast:
 588       case Instruction::ShuffleVector:
 589         return TTI->getCastInstrCost(Opcode, T1, T2);
 590       }
 591
 592       return 1;
 593     }
 594
 595     // This determines the relative offset of two loads or stores, returning
 596     // true if the offset could be determined to be some constant value.
 597     // For example, if OffsetInElmts == 1, then J accesses the memory directly
 598     // after I; if OffsetInElmts == -1 then I accesses the memory
 599     // directly after J.
 600     bool getPairPtrInfo(Instruction *I, Instruction *J,
 601         Value *&IPtr, Value *&JPtr, unsigned &IAlignment, unsigned &JAlignment,
 602         unsigned &IAddressSpace, unsigned &JAddressSpace,
 603         int64_t &OffsetInElmts, bool ComputeOffset = true) {
 604       OffsetInElmts = 0;
 605       if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
 606         LoadInst *LJ = cast<LoadInst>(J);
 607         IPtr = LI->getPointerOperand();
 608         JPtr = LJ->getPointerOperand();
 609         IAlignment = LI->getAlignment();
 610         JAlignment = LJ->getAlignment();
 611         IAddressSpace = LI->getPointerAddressSpace();
 612         JAddressSpace = LJ->getPointerAddressSpace();
 613       } else {
 614         StoreInst *SI = cast<StoreInst>(I), *SJ = cast<StoreInst>(J);
 615         IPtr = SI->getPointerOperand();
 616         JPtr = SJ->getPointerOperand();
 617         IAlignment = SI->getAlignment();
 618         JAlignment = SJ->getAlignment();
 619         IAddressSpace = SI->getPointerAddressSpace();
 620         JAddressSpace = SJ->getPointerAddressSpace();
 621       }
 622
 623       if (!ComputeOffset)
 624         return true;
 625
 626       const SCEV *IPtrSCEV = SE->getSCEV(IPtr);
 627       const SCEV *JPtrSCEV = SE->getSCEV(JPtr);
 628
 629       // If this is a trivial offset, then we'll get something like
 630       // 1*sizeof(type). With target data, which we need anyway, this will get
 631       // constant folded into a number.
 632       const SCEV *OffsetSCEV = SE->getMinusSCEV(JPtrSCEV, IPtrSCEV);
 633       if (const SCEVConstant *ConstOffSCEV =
 634             dyn_cast<SCEVConstant>(OffsetSCEV)) {
 635         ConstantInt *IntOff = ConstOffSCEV->getValue();
 636         int64_t Offset = IntOff->getSExtValue();
 637
 638         Type *VTy = IPtr->getType()->getPointerElementType();
 639         int64_t VTyTSS = (int64_t) DL->getTypeStoreSize(VTy);
 640
 641         Type *VTy2 = JPtr->getType()->getPointerElementType();
 642         if (VTy != VTy2 && Offset < 0) {
 643           int64_t VTy2TSS = (int64_t) DL->getTypeStoreSize(VTy2);
 644           OffsetInElmts = Offset/VTy2TSS;
 645           return (abs64(Offset) % VTy2TSS) == 0;
 646         }
 647
 648         OffsetInElmts = Offset/VTyTSS;
 649         return (abs64(Offset) % VTyTSS) == 0;
 650       }
 651
 652       return false;
 653     }
 654
 655     // Returns true if the provided CallInst represents an intrinsic that can
 656     // be vectorized.
 657     bool isVectorizableIntrinsic(CallInst* I) {
 658       Function *F = I->getCalledFunction();
 659       if (!F) return false;
 660
 661       Intrinsic::ID IID = (Intrinsic::ID) F->getIntrinsicID();
 662       if (!IID) return false;
 663
 664       switch(IID) {
 665       default:
 666         return false;
 667       case Intrinsic::sqrt:
 668       case Intrinsic::powi:
 669       case Intrinsic::sin:
 670       case Intrinsic::cos:
 671       case Intrinsic::log:
 672       case Intrinsic::log2:
 673       case Intrinsic::log10:
 674       case Intrinsic::exp:
 675       case Intrinsic::exp2:
 676       case Intrinsic::pow:
 677         return Config.VectorizeMath;
 678       case Intrinsic::fma:
 679       case Intrinsic::fmuladd:
 680         return Config.VectorizeFMA;
 681       }
 682     }
 683
 684     bool isPureIEChain(InsertElementInst *IE) {
 685       InsertElementInst *IENext = IE;
 686       do {
 687         if (!isa<UndefValue>(IENext->getOperand(0)) &&
 688             !isa<InsertElementInst>(IENext->getOperand(0))) {
 689           return false;
 690         }
 691       } while ((IENext =
 692                  dyn_cast<InsertElementInst>(IENext->getOperand(0))));
 693
 694       return true;
 695     }
 696   };
 697
 698   // This function implements one vectorization iteration on the provided
 699   // basic block. It returns true if the block is changed.
 700   bool BBVectorize::vectorizePairs(BasicBlock &BB, bool NonPow2Len) {
 701     bool ShouldContinue;
 702     BasicBlock::iterator Start = BB.getFirstInsertionPt();
 703
 704     std::vector<Value *> AllPairableInsts;
 705     DenseMap<Value *, Value *> AllChosenPairs;
 706     DenseSet<ValuePair> AllFixedOrderPairs;
 707     DenseMap<VPPair, unsigned> AllPairConnectionTypes;
 708     DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > AllConnectedPairs,
 709                                                  AllConnectedPairDeps;
 710
 711     do {
 712       std::vector<Value *> PairableInsts;
 713       DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > CandidatePairs;
 714       DenseSet<ValuePair> FixedOrderPairs;
 715       DenseMap<ValuePair, int> CandidatePairCostSavings;
 716       ShouldContinue = getCandidatePairs(BB, Start, CandidatePairs,
 717                                          FixedOrderPairs,
 718                                          CandidatePairCostSavings,
 719                                          PairableInsts, NonPow2Len);
 720       if (PairableInsts.empty()) continue;
 721
 722       // Build the candidate pair set for faster lookups.
 723       DenseSet<ValuePair> CandidatePairsSet;
 724       for (DenseMap<Value *, std::vector<Value *> >::iterator I =
 725            CandidatePairs.begin(), E = CandidatePairs.end(); I != E; ++I)
 726         for (std::vector<Value *>::iterator J = I->second.begin(),
 727              JE = I->second.end(); J != JE; ++J)
 728           CandidatePairsSet.insert(ValuePair(I->first, *J));
 729
 730       // Now we have a map of all of the pairable instructions and we need to
 731       // select the best possible pairing. A good pairing is one such that the
 732       // users of the pair are also paired. This defines a (directed) forest
 733       // over the pairs such that two pairs are connected iff the second pair
 734       // uses the first.
 735
 736       // Note that it only matters that both members of the second pair use some
 737       // element of the first pair (to allow for splatting).
 738
 739       DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > ConnectedPairs,
 740                                                    ConnectedPairDeps;
 741       DenseMap<VPPair, unsigned> PairConnectionTypes;
 742       computeConnectedPairs(CandidatePairs, CandidatePairsSet,
 743                             PairableInsts, ConnectedPairs, PairConnectionTypes);
 744       if (ConnectedPairs.empty()) continue;
 745
 746       for (DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator
 747            I = ConnectedPairs.begin(), IE = ConnectedPairs.end();
 748            I != IE; ++I)
 749         for (std::vector<ValuePair>::iterator J = I->second.begin(),
 750              JE = I->second.end(); J != JE; ++J)
 751           ConnectedPairDeps[*J].push_back(I->first);
 752
 753       // Build the pairable-instruction dependency map
 754       DenseSet<ValuePair> PairableInstUsers;
 755       buildDepMap(BB, CandidatePairs, PairableInsts, PairableInstUsers);
 756
 757       // There is now a graph of the connected pairs. For each variable, pick
 758       // the pairing with the largest dag meeting the depth requirement on at
 759       // least one branch. Then select all pairings that are part of that dag
 760       // and remove them from the list of available pairings and pairable
 761       // variables.
 762
 763       DenseMap<Value *, Value *> ChosenPairs;
 764       choosePairs(CandidatePairs, CandidatePairsSet,
 765         CandidatePairCostSavings,
 766         PairableInsts, FixedOrderPairs, PairConnectionTypes,
 767         ConnectedPairs, ConnectedPairDeps,
 768         PairableInstUsers, ChosenPairs);
 769
 770       if (ChosenPairs.empty()) continue;
 771       AllPairableInsts.insert(AllPairableInsts.end(), PairableInsts.begin(),
 772                               PairableInsts.end());
 773       AllChosenPairs.insert(ChosenPairs.begin(), ChosenPairs.end());
 774
 775       // Only for the chosen pairs, propagate information on fixed-order pairs,
 776       // pair connections, and their types to the data structures used by the
 777       // pair fusion procedures.
 778       for (DenseMap<Value *, Value *>::iterator I = ChosenPairs.begin(),
 779            IE = ChosenPairs.end(); I != IE; ++I) {
 780         if (FixedOrderPairs.count(*I))
 781           AllFixedOrderPairs.insert(*I);
 782         else if (FixedOrderPairs.count(ValuePair(I->second, I->first)))
 783           AllFixedOrderPairs.insert(ValuePair(I->second, I->first));
 784
 785         for (DenseMap<Value *, Value *>::iterator J = ChosenPairs.begin();
 786              J != IE; ++J) {
 787           DenseMap<VPPair, unsigned>::iterator K =
 788             PairConnectionTypes.find(VPPair(*I, *J));
 789           if (K != PairConnectionTypes.end()) {
 790             AllPairConnectionTypes.insert(*K);
 791           } else {
 792             K = PairConnectionTypes.find(VPPair(*J, *I));
 793             if (K != PairConnectionTypes.end())
 794               AllPairConnectionTypes.insert(*K);
 795           }
 796         }
 797       }
 798
 799       for (DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator
 800            I = ConnectedPairs.begin(), IE = ConnectedPairs.end();
 801            I != IE; ++I)
 802         for (std::vector<ValuePair>::iterator J = I->second.begin(),
 803           JE = I->second.end(); J != JE; ++J)
 804           if (AllPairConnectionTypes.count(VPPair(I->first, *J))) {
 805             AllConnectedPairs[I->first].push_back(*J);
 806             AllConnectedPairDeps[*J].push_back(I->first);
 807           }
 808     } while (ShouldContinue);
 809
 810     if (AllChosenPairs.empty()) return false;
 811     NumFusedOps += AllChosenPairs.size();
 812
 813     // A set of pairs has now been selected. It is now necessary to replace the
 814     // paired instructions with vector instructions. For this procedure each
 815     // operand must be replaced with a vector operand. This vector is formed
 816     // by using build_vector on the old operands. The replaced values are then
 817     // replaced with a vector_extract on the result.  Subsequent optimization
 818     // passes should coalesce the build/extract combinations.
 819
 820     fuseChosenPairs(BB, AllPairableInsts, AllChosenPairs, AllFixedOrderPairs,
 821                     AllPairConnectionTypes,
 822                     AllConnectedPairs, AllConnectedPairDeps);
 823
 824     // It is important to cleanup here so that future iterations of this
 825     // function have less work to do.
 826     (void) SimplifyInstructionsInBlock(&BB, DL, AA->getTargetLibraryInfo());
 827     return true;
 828   }
 829
 830   // This function returns true if the provided instruction is capable of being
 831   // fused into a vector instruction. This determination is based only on the
 832   // type and other attributes of the instruction.
 833   bool BBVectorize::isInstVectorizable(Instruction *I,
 834                                          bool &IsSimpleLoadStore) {
 835     IsSimpleLoadStore = false;
 836
 837     if (CallInst *C = dyn_cast<CallInst>(I)) {
 838       if (!isVectorizableIntrinsic(C))
 839         return false;
 840     } else if (LoadInst *L = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
 841       // Vectorize simple loads if possbile:
 842       IsSimpleLoadStore = L->isSimple();
 843       if (!IsSimpleLoadStore || !Config.VectorizeMemOps)
 844         return false;
 845     } else if (StoreInst *S = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
 846       // Vectorize simple stores if possbile:
 847       IsSimpleLoadStore = S->isSimple();
 848       if (!IsSimpleLoadStore || !Config.VectorizeMemOps)
 849         return false;
 850     } else if (CastInst *C = dyn_cast<CastInst>(I)) {
 851       // We can vectorize casts, but not casts of pointer types, etc.
 852       if (!Config.VectorizeCasts)
 853         return false;
 854
 855       Type *SrcTy = C->getSrcTy();
 856       if (!SrcTy->isSingleValueType())
 857         return false;
 858
 859       Type *DestTy = C->getDestTy();
 860       if (!DestTy->isSingleValueType())
 861         return false;
 862     } else if (isa<SelectInst>(I)) {
 863       if (!Config.VectorizeSelect)
 864         return false;
 865     } else if (isa<CmpInst>(I)) {
 866       if (!Config.VectorizeCmp)
 867         return false;
 868     } else if (GetElementPtrInst *G = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
 869       if (!Config.VectorizeGEP)
 870         return false;
 871
 872       // Currently, vector GEPs exist only with one index.
 873       if (G->getNumIndices() != 1)
 874         return false;
 875     } else if (!(I->isBinaryOp() || isa<ShuffleVectorInst>(I) ||
 876         isa<ExtractElementInst>(I) || isa<InsertElementInst>(I))) {
 877       return false;
 878     }
 879
 880     // We can't vectorize memory operations without target data
 881     if (DL == 0 && IsSimpleLoadStore)
 882       return false;
 883
 884     Type *T1, *T2;
 885     getInstructionTypes(I, T1, T2);
 886
 887     // Not every type can be vectorized...
 888     if (!(VectorType::isValidElementType(T1) || T1->isVectorTy()) ||
 889         !(VectorType::isValidElementType(T2) || T2->isVectorTy()))
 890       return false;
 891
 892     if (T1->getScalarSizeInBits() == 1) {
 893       if (!Config.VectorizeBools)
 894         return false;
 895     } else {
 896       if (!Config.VectorizeInts && T1->isIntOrIntVectorTy())
 897         return false;
 898     }
 899
 900     if (T2->getScalarSizeInBits() == 1) {
 901       if (!Config.VectorizeBools)
 902         return false;
 903     } else {
 904       if (!Config.VectorizeInts && T2->isIntOrIntVectorTy())
 905         return false;
 906     }
 907
 908     if (!Config.VectorizeFloats
 909         && (T1->isFPOrFPVectorTy() || T2->isFPOrFPVectorTy()))
 910       return false;
 911
 912     // Don't vectorize target-specific types.
 913     if (T1->isX86_FP80Ty() || T1->isPPC_FP128Ty() || T1->isX86_MMXTy())
 914       return false;
 915     if (T2->isX86_FP80Ty() || T2->isPPC_FP128Ty() || T2->isX86_MMXTy())
 916       return false;
 917
 918     if ((!Config.VectorizePointers || DL == 0) &&
 919         (T1->getScalarType()->isPointerTy() ||
 920          T2->getScalarType()->isPointerTy()))
 921       return false;
 922
 923     if (!TTI && (T1->getPrimitiveSizeInBits() >= Config.VectorBits ||
 924                  T2->getPrimitiveSizeInBits() >= Config.VectorBits))
 925       return false;
 926
 927     return true;
 928   }
 929
 930   // This function returns true if the two provided instructions are compatible
 931   // (meaning that they can be fused into a vector instruction). This assumes
 932   // that I has already been determined to be vectorizable and that J is not
 933   // in the use dag of I.
 934   bool BBVectorize::areInstsCompatible(Instruction *I, Instruction *J,
 935                        bool IsSimpleLoadStore, bool NonPow2Len,
 936                        int &CostSavings, int &FixedOrder) {
 937     DEBUG(if (DebugInstructionExamination) dbgs() << "BBV: looking at " << *I <<
 938                      " <-> " << *J << "\n");
 939
 940     CostSavings = 0;
 941     FixedOrder = 0;
 942
 943     // Loads and stores can be merged if they have different alignments,
 944     // but are otherwise the same.
 945     if (!J->isSameOperationAs(I, Instruction::CompareIgnoringAlignment |
 946                       (NonPow2Len ? Instruction::CompareUsingScalarTypes : 0)))
 947       return false;
 948
 949     Type *IT1, *IT2, *JT1, *JT2;
 950     getInstructionTypes(I, IT1, IT2);
 951     getInstructionTypes(J, JT1, JT2);
 952     unsigned MaxTypeBits = std::max(
 953       IT1->getPrimitiveSizeInBits() + JT1->getPrimitiveSizeInBits(),
 954       IT2->getPrimitiveSizeInBits() + JT2->getPrimitiveSizeInBits());
 955     if (!TTI && MaxTypeBits > Config.VectorBits)
 956       return false;
 957
 958     // FIXME: handle addsub-type operations!
 959
 960     if (IsSimpleLoadStore) {
 961       Value *IPtr, *JPtr;
 962       unsigned IAlignment, JAlignment, IAddressSpace, JAddressSpace;
 963       int64_t OffsetInElmts = 0;
 964       if (getPairPtrInfo(I, J, IPtr, JPtr, IAlignment, JAlignment,
 965             IAddressSpace, JAddressSpace,
 966             OffsetInElmts) && abs64(OffsetInElmts) == 1) {
 967         FixedOrder = (int) OffsetInElmts;
 968         unsigned BottomAlignment = IAlignment;
 969         if (OffsetInElmts < 0) BottomAlignment = JAlignment;
 970
 971         Type *aTypeI = isa<StoreInst>(I) ?
 972           cast<StoreInst>(I)->getValueOperand()->getType() : I->getType();
 973         Type *aTypeJ = isa<StoreInst>(J) ?
 974           cast<StoreInst>(J)->getValueOperand()->getType() : J->getType();
 975         Type *VType = getVecTypeForPair(aTypeI, aTypeJ);
 976
 977         if (Config.AlignedOnly) {
 978           // An aligned load or store is possible only if the instruction
 979           // with the lower offset has an alignment suitable for the
 980           // vector type.
 981
 982           unsigned VecAlignment = DL->getPrefTypeAlignment(VType);
 983           if (BottomAlignment < VecAlignment)
 984             return false;
 985         }
 986
 987         if (TTI) {
 988           unsigned ICost = TTI->getMemoryOpCost(I->getOpcode(), aTypeI,
 989                                                 IAlignment, IAddressSpace);
 990           unsigned JCost = TTI->getMemoryOpCost(J->getOpcode(), aTypeJ,
 991                                                 JAlignment, JAddressSpace);
 992           unsigned VCost = TTI->getMemoryOpCost(I->getOpcode(), VType,
 993                                                 BottomAlignment,
 994                                                 IAddressSpace);
 995
 996           ICost += TTI->getAddressComputationCost(aTypeI);
 997           JCost += TTI->getAddressComputationCost(aTypeJ);
 998           VCost += TTI->getAddressComputationCost(VType);
 999
1000           if (VCost > ICost + JCost)
1001             return false;
1002
1003           // We don't want to fuse to a type that will be split, even
1004           // if the two input types will also be split and there is no other
1005           // associated cost.
1006           unsigned VParts = TTI->getNumberOfParts(VType);
1007           if (VParts > 1)
1008             return false;
1009           else if (!VParts && VCost == ICost + JCost)
1010             return false;
1011
1012           CostSavings = ICost + JCost - VCost;
1013         }
1014       } else {
1015         return false;
1016       }
1017     } else if (TTI) {
1018       unsigned ICost = getInstrCost(I->getOpcode(), IT1, IT2);
1019       unsigned JCost = getInstrCost(J->getOpcode(), JT1, JT2);
1020       Type *VT1 = getVecTypeForPair(IT1, JT1),
1021            *VT2 = getVecTypeForPair(IT2, JT2);
1022       TargetTransformInfo::OperandValueKind Op1VK =
1023           TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
1024       TargetTransformInfo::OperandValueKind Op2VK =
1025           TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
1026
1027       // On some targets (example X86) the cost of a vector shift may vary
1028       // depending on whether the second operand is a Uniform or
1029       // NonUniform Constant.
1030       switch (I->getOpcode()) {
1031       default : break;
1032       case Instruction::Shl:
1033       case Instruction::LShr:
1034       case Instruction::AShr:
1035
1036         // If both I and J are scalar shifts by constant, then the
1037         // merged vector shift count would be either a constant splat value
1038         // or a non-uniform vector of constants.
1039         if (ConstantInt *CII = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1040           if (ConstantInt *CIJ = dyn_cast<ConstantInt>(J->getOperand(1)))
1041             Op2VK = CII == CIJ ? TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue :
1042                                TargetTransformInfo::OK_NonUniformConstantValue;
1043         } else {
1044           // Check for a splat of a constant or for a non uniform vector
1045           // of constants.
1046           Value *IOp = I->getOperand(1);
1047           Value *JOp = J->getOperand(1);
1048           if ((isa<ConstantVector>(IOp) || isa<ConstantDataVector>(IOp)) &&
1049               (isa<ConstantVector>(JOp) || isa<ConstantDataVector>(JOp))) {
1050             Op2VK = TargetTransformInfo::OK_NonUniformConstantValue;
1051             Constant *SplatValue = cast<Constant>(IOp)->getSplatValue();
1052             if (SplatValue != NULL &&
1053                 SplatValue == cast<Constant>(JOp)->getSplatValue())
1054               Op2VK = TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue;
1055           }
1056         }
1057       }
1058
1059       // Note that this procedure is incorrect for insert and extract element
1060       // instructions (because combining these often results in a shuffle),
1061       // but this cost is ignored (because insert and extract element
1062       // instructions are assigned a zero depth factor and are not really
1063       // fused in general).
1064       unsigned VCost = getInstrCost(I->getOpcode(), VT1, VT2, Op1VK, Op2VK);
1065
1066       if (VCost > ICost + JCost)
1067         return false;
1068
1069       // We don't want to fuse to a type that will be split, even
1070       // if the two input types will also be split and there is no other
1071       // associated cost.
1072       unsigned VParts1 = TTI->getNumberOfParts(VT1),
1073                VParts2 = TTI->getNumberOfParts(VT2);
1074       if (VParts1 > 1 || VParts2 > 1)
1075         return false;
1076       else if ((!VParts1 || !VParts2) && VCost == ICost + JCost)
1077         return false;
1078
1079       CostSavings = ICost + JCost - VCost;
1080     }
1081
1082     // The powi intrinsic is special because only the first argument is
1083     // vectorized, the second arguments must be equal.
1084     CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I);
1085     Function *FI;
1086     if (CI && (FI = CI->getCalledFunction())) {
1087       Intrinsic::ID IID = (Intrinsic::ID) FI->getIntrinsicID();
1088       if (IID == Intrinsic::powi) {
1089         Value *A1I = CI->getArgOperand(1),
1090               *A1J = cast<CallInst>(J)->getArgOperand(1);
1091         const SCEV *A1ISCEV = SE->getSCEV(A1I),
1092                    *A1JSCEV = SE->getSCEV(A1J);
1093         return (A1ISCEV == A1JSCEV);
1094       }
1095
1096       if (IID && TTI) {
1097         SmallVector<Type*, 4> Tys;
1098         for (unsigned i = 0, ie = CI->getNumArgOperands(); i != ie; ++i)
1099           Tys.push_back(CI->getArgOperand(i)->getType());
1100         unsigned ICost = TTI->getIntrinsicInstrCost(IID, IT1, Tys);
1101
1102         Tys.clear();
1103         CallInst *CJ = cast<CallInst>(J);
1104         for (unsigned i = 0, ie = CJ->getNumArgOperands(); i != ie; ++i)
1105           Tys.push_back(CJ->getArgOperand(i)->getType());
1106         unsigned JCost = TTI->getIntrinsicInstrCost(IID, JT1, Tys);
1107
1108         Tys.clear();
1109         assert(CI->getNumArgOperands() == CJ->getNumArgOperands() &&
1110                "Intrinsic argument counts differ");
1111         for (unsigned i = 0, ie = CI->getNumArgOperands(); i != ie; ++i) {
1112           if (IID == Intrinsic::powi && i == 1)
1113             Tys.push_back(CI->getArgOperand(i)->getType());
1114           else
1115             Tys.push_back(getVecTypeForPair(CI->getArgOperand(i)->getType(),
1116                                             CJ->getArgOperand(i)->getType()));
1117         }
1118
1119         Type *RetTy = getVecTypeForPair(IT1, JT1);
1120         unsigned VCost = TTI->getIntrinsicInstrCost(IID, RetTy, Tys);
1121
1122         if (VCost > ICost + JCost)
1123           return false;
1124
1125         // We don't want to fuse to a type that will be split, even
1126         // if the two input types will also be split and there is no other
1127         // associated cost.
1128         unsigned RetParts = TTI->getNumberOfParts(RetTy);
1129         if (RetParts > 1)
1130           return false;
1131         else if (!RetParts && VCost == ICost + JCost)
1132           return false;
1133
1134         for (unsigned i = 0, ie = CI->getNumArgOperands(); i != ie; ++i) {
1135           if (!Tys[i]->isVectorTy())
1136             continue;
1137
1138           unsigned NumParts = TTI->getNumberOfParts(Tys[i]);
1139           if (NumParts > 1)
1140             return false;
1141           else if (!NumParts && VCost == ICost + JCost)
1142             return false;
1143         }
1144
1145         CostSavings = ICost + JCost - VCost;
1146       }
1147     }
1148
1149     return true;
1150   }
1151
1152   // Figure out whether or not J uses I and update the users and write-set
1153   // structures associated with I. Specifically, Users represents the set of
1154   // instructions that depend on I. WriteSet represents the set
1155   // of memory locations that are dependent on I. If UpdateUsers is true,
1156   // and J uses I, then Users is updated to contain J and WriteSet is updated
1157   // to contain any memory locations to which J writes. The function returns
1158   // true if J uses I. By default, alias analysis is used to determine
1159   // whether J reads from memory that overlaps with a location in WriteSet.
1160   // If LoadMoveSet is not null, then it is a previously-computed map
1161   // where the key is the memory-based user instruction and the value is
1162   // the instruction to be compared with I. So, if LoadMoveSet is provided,
1163   // then the alias analysis is not used. This is necessary because this
1164   // function is called during the process of moving instructions during
1165   // vectorization and the results of the alias analysis are not stable during
1166   // that process.
1167   bool BBVectorize::trackUsesOfI(DenseSet<Value *> &Users,
1168                        AliasSetTracker &WriteSet, Instruction *I,
1169                        Instruction *J, bool UpdateUsers,
1170                        DenseSet<ValuePair> *LoadMoveSetPairs) {
1171     bool UsesI = false;
1172
1173     // This instruction may already be marked as a user due, for example, to
1174     // being a member of a selected pair.
1175     if (Users.count(J))
1176       UsesI = true;
1177
1178     if (!UsesI)
1179       for (User::op_iterator JU = J->op_begin(), JE = J->op_end();
1180            JU != JE; ++JU) {
1181         Value *V = *JU;
1182         if (I == V || Users.count(V)) {
1183           UsesI = true;
1184           break;
1185         }
1186       }
1187     if (!UsesI && J->mayReadFromMemory()) {
1188       if (LoadMoveSetPairs) {
1189         UsesI = LoadMoveSetPairs->count(ValuePair(J, I));
1190       } else {
1191         for (AliasSetTracker::iterator W = WriteSet.begin(),
1192              WE = WriteSet.end(); W != WE; ++W) {
1193           if (W->aliasesUnknownInst(J, *AA)) {
1194             UsesI = true;
1195             break;
1196           }
1197         }
1198       }
1199     }
1200
1201     if (UsesI && UpdateUsers) {
1202       if (J->mayWriteToMemory()) WriteSet.add(J);
1203       Users.insert(J);
1204     }
1205
1206     return UsesI;
1207   }
1208
1209   // This function iterates over all instruction pairs in the provided
1210   // basic block and collects all candidate pairs for vectorization.
1211   bool BBVectorize::getCandidatePairs(BasicBlock &BB,
1212                        BasicBlock::iterator &Start,
1213                        DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1214                        DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
1215                        DenseMap<ValuePair, int> &CandidatePairCostSavings,
1216                        std::vector<Value *> &PairableInsts, bool NonPow2Len) {
1217     size_t TotalPairs = 0;
1218     BasicBlock::iterator E = BB.end();
1219     if (Start == E) return false;
1220
1221     bool ShouldContinue = false, IAfterStart = false;
1222     for (BasicBlock::iterator I = Start++; I != E; ++I) {
1223       if (I == Start) IAfterStart = true;
1224
1225       bool IsSimpleLoadStore;
1226       if (!isInstVectorizable(I, IsSimpleLoadStore)) continue;
1227
1228       // Look for an instruction with which to pair instruction *I...
1229       DenseSet<Value *> Users;
1230       AliasSetTracker WriteSet(*AA);
1231       if (I->mayWriteToMemory()) WriteSet.add(I);
1232
1233       bool JAfterStart = IAfterStart;
1234       BasicBlock::iterator J = std::next(I);
1235       for (unsigned ss = 0; J != E && ss <= Config.SearchLimit; ++J, ++ss) {
1236         if (J == Start) JAfterStart = true;
1237
1238         // Determine if J uses I, if so, exit the loop.
1239         bool UsesI = trackUsesOfI(Users, WriteSet, I, J, !Config.FastDep);
1240         if (Config.FastDep) {
1241           // Note: For this heuristic to be effective, independent operations
1242           // must tend to be intermixed. This is likely to be true from some
1243           // kinds of grouped loop unrolling (but not the generic LLVM pass),
1244           // but otherwise may require some kind of reordering pass.
1245
1246           // When using fast dependency analysis,
1247           // stop searching after first use:
1248           if (UsesI) break;
1249         } else {
1250           if (UsesI) continue;
1251         }
1252
1253         // J does not use I, and comes before the first use of I, so it can be
1254         // merged with I if the instructions are compatible.
1255         int CostSavings, FixedOrder;
1256         if (!areInstsCompatible(I, J, IsSimpleLoadStore, NonPow2Len,
1257             CostSavings, FixedOrder)) continue;
1258
1259         // J is a candidate for merging with I.
1260         if (!PairableInsts.size() ||
1261              PairableInsts[PairableInsts.size()-1] != I) {
1262           PairableInsts.push_back(I);
1263         }
1264
1265         CandidatePairs[I].push_back(J);
1266         ++TotalPairs;
1267         if (TTI)
1268           CandidatePairCostSavings.insert(ValuePairWithCost(ValuePair(I, J),
1269                                                             CostSavings));
1270
1271         if (FixedOrder == 1)
1272           FixedOrderPairs.insert(ValuePair(I, J));
1273         else if (FixedOrder == -1)
1274           FixedOrderPairs.insert(ValuePair(J, I));
1275
1276         // The next call to this function must start after the last instruction
1277         // selected during this invocation.
1278         if (JAfterStart) {
1279           Start = std::next(J);
1280           IAfterStart = JAfterStart = false;
1281         }
1282
1283         DEBUG(if (DebugCandidateSelection) dbgs() << "BBV: candidate pair "
1284                      << *I << " <-> " << *J << " (cost savings: " <<
1285                      CostSavings << ")\n");
1286
1287         // If we have already found too many pairs, break here and this function
1288         // will be called again starting after the last instruction selected
1289         // during this invocation.
1290         if (PairableInsts.size() >= Config.MaxInsts ||
1291             TotalPairs >= Config.MaxPairs) {
1292           ShouldContinue = true;
1293           break;
1294         }
1295       }
1296
1297       if (ShouldContinue)
1298         break;
1299     }
1300
1301     DEBUG(dbgs() << "BBV: found " << PairableInsts.size()
1302            << " instructions with candidate pairs\n");
1303
1304     return ShouldContinue;
1305   }
1306
1307   // Finds candidate pairs connected to the pair P = <PI, PJ>. This means that
1308   // it looks for pairs such that both members have an input which is an
1309   // output of PI or PJ.
1310   void BBVectorize::computePairsConnectedTo(
1311                   DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1312                   DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
1313                   std::vector<Value *> &PairableInsts,
1314                   DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
1315                   DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
1316                   ValuePair P) {
1317     StoreInst *SI, *SJ;
1318
1319     // For each possible pairing for this variable, look at the uses of
1320     // the first value...
1321     for (Value::user_iterator I = P.first->user_begin(),
1322                               E = P.first->user_end();
1323          I != E; ++I) {
1324       User *UI = *I;
1325       if (isa<LoadInst>(UI)) {
1326         // A pair cannot be connected to a load because the load only takes one
1327         // operand (the address) and it is a scalar even after vectorization.
1328         continue;
1329       } else if ((SI = dyn_cast<StoreInst>(UI)) &&
1330                  P.first == SI->getPointerOperand()) {
1331         // Similarly, a pair cannot be connected to a store through its
1332         // pointer operand.
1333         continue;
1334       }
1335
1336       // For each use of the first variable, look for uses of the second
1337       // variable...
1338       for (User *UJ : P.second->users()) {
1339         if ((SJ = dyn_cast<StoreInst>(UJ)) &&
1340             P.second == SJ->getPointerOperand())
1341           continue;
1342
1343         // Look for <I, J>:
1344         if (CandidatePairsSet.count(ValuePair(UI, UJ))) {
1345           VPPair VP(P, ValuePair(UI, UJ));
1346           ConnectedPairs[VP.first].push_back(VP.second);
1347           PairConnectionTypes.insert(VPPairWithType(VP, PairConnectionDirect));
1348         }
1349
1350         // Look for <J, I>:
1351         if (CandidatePairsSet.count(ValuePair(UJ, UI))) {
1352           VPPair VP(P, ValuePair(UJ, UI));
1353           ConnectedPairs[VP.first].push_back(VP.second);
1354           PairConnectionTypes.insert(VPPairWithType(VP, PairConnectionSwap));
1355         }
1356       }
1357
1358       if (Config.SplatBreaksChain) continue;
1359       // Look for cases where just the first value in the pair is used by
1360       // both members of another pair (splatting).
1361       for (Value::user_iterator J = P.first->user_begin(); J != E; ++J) {
1362         User *UJ = *J;
1363         if ((SJ = dyn_cast<StoreInst>(UJ)) &&
1364             P.first == SJ->getPointerOperand())
1365           continue;
1366
1367         if (CandidatePairsSet.count(ValuePair(UI, UJ))) {
1368           VPPair VP(P, ValuePair(UI, UJ));
1369           ConnectedPairs[VP.first].push_back(VP.second);
1370           PairConnectionTypes.insert(VPPairWithType(VP, PairConnectionSplat));
1371         }
1372       }
1373     }
1374
1375     if (Config.SplatBreaksChain) return;
1376     // Look for cases where just the second value in the pair is used by
1377     // both members of another pair (splatting).
1378     for (Value::user_iterator I = P.second->user_begin(),
1379                               E = P.second->user_end();
1380          I != E; ++I) {
1381       User *UI = *I;
1382       if (isa<LoadInst>(UI))
1383         continue;
1384       else if ((SI = dyn_cast<StoreInst>(UI)) &&
1385                P.second == SI->getPointerOperand())
1386         continue;
1387
1388       for (Value::user_iterator J = P.second->user_begin(); J != E; ++J) {
1389         User *UJ = *J;
1390         if ((SJ = dyn_cast<StoreInst>(UJ)) &&
1391             P.second == SJ->getPointerOperand())
1392           continue;
1393
1394         if (CandidatePairsSet.count(ValuePair(UI, UJ))) {
1395           VPPair VP(P, ValuePair(UI, UJ));
1396           ConnectedPairs[VP.first].push_back(VP.second);
1397           PairConnectionTypes.insert(VPPairWithType(VP, PairConnectionSplat));
1398         }
1399       }
1400     }
1401   }
1402
1403   // This function figures out which pairs are connected.  Two pairs are
1404   // connected if some output of the first pair forms an input to both members
1405   // of the second pair.
1406   void BBVectorize::computeConnectedPairs(
1407                   DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1408                   DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
1409                   std::vector<Value *> &PairableInsts,
1410                   DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
1411                   DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes) {
1412     for (std::vector<Value *>::iterator PI = PairableInsts.begin(),
1413          PE = PairableInsts.end(); PI != PE; ++PI) {
1414       DenseMap<Value *, std::vector<Value *> >::iterator PP =
1415         CandidatePairs.find(*PI);
1416       if (PP == CandidatePairs.end())
1417         continue;
1418
1419       for (std::vector<Value *>::iterator P = PP->second.begin(),
1420            E = PP->second.end(); P != E; ++P)
1421         computePairsConnectedTo(CandidatePairs, CandidatePairsSet,
1422                                 PairableInsts, ConnectedPairs,
1423                                 PairConnectionTypes, ValuePair(*PI, *P));
1424     }
1425
1426     DEBUG(size_t TotalPairs = 0;
1427           for (DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator I =
1428                ConnectedPairs.begin(), IE = ConnectedPairs.end(); I != IE; ++I)
1429             TotalPairs += I->second.size();
1430           dbgs() << "BBV: found " << TotalPairs
1431                  << " pair connections.\n");
1432   }
1433
1434   // This function builds a set of use tuples such that <A, B> is in the set
1435   // if B is in the use dag of A. If B is in the use dag of A, then B
1436   // depends on the output of A.
1437   void BBVectorize::buildDepMap(
1438                       BasicBlock &BB,
1439                       DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1440                       std::vector<Value *> &PairableInsts,
1441                       DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers) {
1442     DenseSet<Value *> IsInPair;
1443     for (DenseMap<Value *, std::vector<Value *> >::iterator C =
1444          CandidatePairs.begin(), E = CandidatePairs.end(); C != E; ++C) {
1445       IsInPair.insert(C->first);
1446       IsInPair.insert(C->second.begin(), C->second.end());
1447     }
1448
1449     // Iterate through the basic block, recording all users of each
1450     // pairable instruction.
1451
1452     BasicBlock::iterator E = BB.end(), EL =
1453       BasicBlock::iterator(cast<Instruction>(PairableInsts.back()));
1454     for (BasicBlock::iterator I = BB.getFirstInsertionPt(); I != E; ++I) {
1455       if (IsInPair.find(I) == IsInPair.end()) continue;
1456
1457       DenseSet<Value *> Users;
1458       AliasSetTracker WriteSet(*AA);
1459       if (I->mayWriteToMemory()) WriteSet.add(I);
1460
1461       for (BasicBlock::iterator J = std::next(I); J != E; ++J) {
1462         (void) trackUsesOfI(Users, WriteSet, I, J);
1463
1464         if (J == EL)
1465           break;
1466       }
1467
1468       for (DenseSet<Value *>::iterator U = Users.begin(), E = Users.end();
1469            U != E; ++U) {
1470         if (IsInPair.find(*U) == IsInPair.end()) continue;
1471         PairableInstUsers.insert(ValuePair(I, *U));
1472       }
1473
1474       if (I == EL)
1475         break;
1476     }
1477   }
1478
1479   // Returns true if an input to pair P is an output of pair Q and also an
1480   // input of pair Q is an output of pair P. If this is the case, then these
1481   // two pairs cannot be simultaneously fused.
1482   bool BBVectorize::pairsConflict(ValuePair P, ValuePair Q,
1483              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
1484              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > *PairableInstUserMap,
1485              DenseSet<VPPair> *PairableInstUserPairSet) {
1486     // Two pairs are in conflict if they are mutual Users of eachother.
1487     bool QUsesP = PairableInstUsers.count(ValuePair(P.first,  Q.first))  ||
1488                   PairableInstUsers.count(ValuePair(P.first,  Q.second)) ||
1489                   PairableInstUsers.count(ValuePair(P.second, Q.first))  ||
1490                   PairableInstUsers.count(ValuePair(P.second, Q.second));
1491     bool PUsesQ = PairableInstUsers.count(ValuePair(Q.first,  P.first))  ||
1492                   PairableInstUsers.count(ValuePair(Q.first,  P.second)) ||
1493                   PairableInstUsers.count(ValuePair(Q.second, P.first))  ||
1494                   PairableInstUsers.count(ValuePair(Q.second, P.second));
1495     if (PairableInstUserMap) {
1496       // FIXME: The expensive part of the cycle check is not so much the cycle
1497       // check itself but this edge insertion procedure. This needs some
1498       // profiling and probably a different data structure.
1499       if (PUsesQ) {
1500         if (PairableInstUserPairSet->insert(VPPair(Q, P)).second)
1501           (*PairableInstUserMap)[Q].push_back(P);
1502       }
1503       if (QUsesP) {
1504         if (PairableInstUserPairSet->insert(VPPair(P, Q)).second)
1505           (*PairableInstUserMap)[P].push_back(Q);
1506       }
1507     }
1508
1509     return (QUsesP && PUsesQ);
1510   }
1511
1512   // This function walks the use graph of current pairs to see if, starting
1513   // from P, the walk returns to P.
1514   bool BBVectorize::pairWillFormCycle(ValuePair P,
1515              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &PairableInstUserMap,
1516              DenseSet<ValuePair> &CurrentPairs) {
1517     DEBUG(if (DebugCycleCheck)
1518             dbgs() << "BBV: starting cycle check for : " << *P.first << " <-> "
1519                    << *P.second << "\n");
1520     // A lookup table of visisted pairs is kept because the PairableInstUserMap
1521     // contains non-direct associations.
1522     DenseSet<ValuePair> Visited;
1523     SmallVector<ValuePair, 32> Q;
1524     // General depth-first post-order traversal:
1525     Q.push_back(P);
1526     do {
1527       ValuePair QTop = Q.pop_back_val();
1528       Visited.insert(QTop);
1529
1530       DEBUG(if (DebugCycleCheck)
1531               dbgs() << "BBV: cycle check visiting: " << *QTop.first << " <-> "
1532                      << *QTop.second << "\n");
1533       DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator QQ =
1534         PairableInstUserMap.find(QTop);
1535       if (QQ == PairableInstUserMap.end())
1536         continue;
1537
1538       for (std::vector<ValuePair>::iterator C = QQ->second.begin(),
1539            CE = QQ->second.end(); C != CE; ++C) {
1540         if (*C == P) {
1541           DEBUG(dbgs()
1542                  << "BBV: rejected to prevent non-trivial cycle formation: "
1543                  << QTop.first << " <-> " << C->second << "\n");
1544           return true;
1545         }
1546
1547         if (CurrentPairs.count(*C) && !Visited.count(*C))
1548           Q.push_back(*C);
1549       }
1550     } while (!Q.empty());
1551
1552     return false;
1553   }
1554
1555   // This function builds the initial dag of connected pairs with the
1556   // pair J at the root.
1557   void BBVectorize::buildInitialDAGFor(
1558                   DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1559                   DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
1560                   std::vector<Value *> &PairableInsts,
1561                   DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
1562                   DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
1563                   DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
1564                   DenseMap<ValuePair, size_t> &DAG, ValuePair J) {
1565     // Each of these pairs is viewed as the root node of a DAG. The DAG
1566     // is then walked (depth-first). As this happens, we keep track of
1567     // the pairs that compose the DAG and the maximum depth of the DAG.
1568     SmallVector<ValuePairWithDepth, 32> Q;
1569     // General depth-first post-order traversal:
1570     Q.push_back(ValuePairWithDepth(J, getDepthFactor(J.first)));
1571     do {
1572       ValuePairWithDepth QTop = Q.back();
1573
1574       // Push each child onto the queue:
1575       bool MoreChildren = false;
1576       size_t MaxChildDepth = QTop.second;
1577       DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator QQ =
1578         ConnectedPairs.find(QTop.first);
1579       if (QQ != ConnectedPairs.end())
1580         for (std::vector<ValuePair>::iterator k = QQ->second.begin(),
1581              ke = QQ->second.end(); k != ke; ++k) {
1582           // Make sure that this child pair is still a candidate:
1583           if (CandidatePairsSet.count(*k)) {
1584             DenseMap<ValuePair, size_t>::iterator C = DAG.find(*k);
1585             if (C == DAG.end()) {
1586               size_t d = getDepthFactor(k->first);
1587               Q.push_back(ValuePairWithDepth(*k, QTop.second+d));
1588               MoreChildren = true;
1589             } else {
1590               MaxChildDepth = std::max(MaxChildDepth, C->second);
1591             }
1592           }
1593         }
1594
1595       if (!MoreChildren) {
1596         // Record the current pair as part of the DAG:
1597         DAG.insert(ValuePairWithDepth(QTop.first, MaxChildDepth));
1598         Q.pop_back();
1599       }
1600     } while (!Q.empty());
1601   }
1602
1603   // Given some initial dag, prune it by removing conflicting pairs (pairs
1604   // that cannot be simultaneously chosen for vectorization).
1605   void BBVectorize::pruneDAGFor(
1606               DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1607               std::vector<Value *> &PairableInsts,
1608               DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
1609               DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
1610               DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &PairableInstUserMap,
1611               DenseSet<VPPair> &PairableInstUserPairSet,
1612               DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
1613               DenseMap<ValuePair, size_t> &DAG,
1614               DenseSet<ValuePair> &PrunedDAG, ValuePair J,
1615               bool UseCycleCheck) {
1616     SmallVector<ValuePairWithDepth, 32> Q;
1617     // General depth-first post-order traversal:
1618     Q.push_back(ValuePairWithDepth(J, getDepthFactor(J.first)));
1619     do {
1620       ValuePairWithDepth QTop = Q.pop_back_val();
1621       PrunedDAG.insert(QTop.first);
1622
1623       // Visit each child, pruning as necessary...
1624       SmallVector<ValuePairWithDepth, 8> BestChildren;
1625       DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator QQ =
1626         ConnectedPairs.find(QTop.first);
1627       if (QQ == ConnectedPairs.end())
1628         continue;
1629
1630       for (std::vector<ValuePair>::iterator K = QQ->second.begin(),
1631            KE = QQ->second.end(); K != KE; ++K) {
1632         DenseMap<ValuePair, size_t>::iterator C = DAG.find(*K);
1633         if (C == DAG.end()) continue;
1634
1635         // This child is in the DAG, now we need to make sure it is the
1636         // best of any conflicting children. There could be multiple
1637         // conflicting children, so first, determine if we're keeping
1638         // this child, then delete conflicting children as necessary.
1639
1640         // It is also necessary to guard against pairing-induced
1641         // dependencies. Consider instructions a .. x .. y .. b
1642         // such that (a,b) are to be fused and (x,y) are to be fused
1643         // but a is an input to x and b is an output from y. This
1644         // means that y cannot be moved after b but x must be moved
1645         // after b for (a,b) to be fused. In other words, after
1646         // fusing (a,b) we have y .. a/b .. x where y is an input
1647         // to a/b and x is an output to a/b: x and y can no longer
1648         // be legally fused. To prevent this condition, we must
1649         // make sure that a child pair added to the DAG is not
1650         // both an input and output of an already-selected pair.
1651
1652         // Pairing-induced dependencies can also form from more complicated
1653         // cycles. The pair vs. pair conflicts are easy to check, and so
1654         // that is done explicitly for "fast rejection", and because for
1655         // child vs. child conflicts, we may prefer to keep the current
1656         // pair in preference to the already-selected child.
1657         DenseSet<ValuePair> CurrentPairs;
1658
1659         bool CanAdd = true;
1660         for (SmallVectorImpl<ValuePairWithDepth>::iterator C2
1661               = BestChildren.begin(), E2 = BestChildren.end();
1662              C2 != E2; ++C2) {
1663           if (C2->first.first == C->first.first ||
1664               C2->first.first == C->first.second ||
1665               C2->first.second == C->first.first ||
1666               C2->first.second == C->first.second ||
1667               pairsConflict(C2->first, C->first, PairableInstUsers,
1668                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserMap : 0,
1669                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserPairSet : 0)) {
1670             if (C2->second >= C->second) {
1671               CanAdd = false;
1672               break;
1673             }
1674
1675             CurrentPairs.insert(C2->first);
1676           }
1677         }
1678         if (!CanAdd) continue;
1679
1680         // Even worse, this child could conflict with another node already
1681         // selected for the DAG. If that is the case, ignore this child.
1682         for (DenseSet<ValuePair>::iterator T = PrunedDAG.begin(),
1683              E2 = PrunedDAG.end(); T != E2; ++T) {
1684           if (T->first == C->first.first ||
1685               T->first == C->first.second ||
1686               T->second == C->first.first ||
1687               T->second == C->first.second ||
1688               pairsConflict(*T, C->first, PairableInstUsers,
1689                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserMap : 0,
1690                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserPairSet : 0)) {
1691             CanAdd = false;
1692             break;
1693           }
1694
1695           CurrentPairs.insert(*T);
1696         }
1697         if (!CanAdd) continue;
1698
1699         // And check the queue too...
1700         for (SmallVectorImpl<ValuePairWithDepth>::iterator C2 = Q.begin(),
1701              E2 = Q.end(); C2 != E2; ++C2) {
1702           if (C2->first.first == C->first.first ||
1703               C2->first.first == C->first.second ||
1704               C2->first.second == C->first.first ||
1705               C2->first.second == C->first.second ||
1706               pairsConflict(C2->first, C->first, PairableInstUsers,
1707                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserMap : 0,
1708                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserPairSet : 0)) {
1709             CanAdd = false;
1710             break;
1711           }
1712
1713           CurrentPairs.insert(C2->first);
1714         }
1715         if (!CanAdd) continue;
1716
1717         // Last but not least, check for a conflict with any of the
1718         // already-chosen pairs.
1719         for (DenseMap<Value *, Value *>::iterator C2 =
1720               ChosenPairs.begin(), E2 = ChosenPairs.end();
1721              C2 != E2; ++C2) {
1722           if (pairsConflict(*C2, C->first, PairableInstUsers,
1723                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserMap : 0,
1724                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserPairSet : 0)) {
1725             CanAdd = false;
1726             break;
1727           }
1728
1729           CurrentPairs.insert(*C2);
1730         }
1731         if (!CanAdd) continue;
1732
1733         // To check for non-trivial cycles formed by the addition of the
1734         // current pair we've formed a list of all relevant pairs, now use a
1735         // graph walk to check for a cycle. We start from the current pair and
1736         // walk the use dag to see if we again reach the current pair. If we
1737         // do, then the current pair is rejected.
1738
1739         // FIXME: It may be more efficient to use a topological-ordering
1740         // algorithm to improve the cycle check. This should be investigated.
1741         if (UseCycleCheck &&
1742             pairWillFormCycle(C->first, PairableInstUserMap, CurrentPairs))
1743           continue;
1744
1745         // This child can be added, but we may have chosen it in preference
1746         // to an already-selected child. Check for this here, and if a
1747         // conflict is found, then remove the previously-selected child
1748         // before adding this one in its place.
1749         for (SmallVectorImpl<ValuePairWithDepth>::iterator C2
1750               = BestChildren.begin(); C2 != BestChildren.end();) {
1751           if (C2->first.first == C->first.first ||
1752               C2->first.first == C->first.second ||
1753               C2->first.second == C->first.first ||
1754               C2->first.second == C->first.second ||
1755               pairsConflict(C2->first, C->first, PairableInstUsers))
1756             C2 = BestChildren.erase(C2);
1757           else
1758             ++C2;
1759         }
1760
1761         BestChildren.push_back(ValuePairWithDepth(C->first, C->second));
1762       }
1763
1764       for (SmallVectorImpl<ValuePairWithDepth>::iterator C
1765             = BestChildren.begin(), E2 = BestChildren.end();
1766            C != E2; ++C) {
1767         size_t DepthF = getDepthFactor(C->first.first);
1768         Q.push_back(ValuePairWithDepth(C->first, QTop.second+DepthF));
1769       }
1770     } while (!Q.empty());
1771   }
1772
1773   // This function finds the best dag of mututally-compatible connected
1774   // pairs, given the choice of root pairs as an iterator range.
1775   void BBVectorize::findBestDAGFor(
1776               DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1777               DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
1778               DenseMap<ValuePair, int> &CandidatePairCostSavings,
1779               std::vector<Value *> &PairableInsts,
1780               DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
1781               DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
1782               DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
1783               DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairDeps,
1784               DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
1785               DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &PairableInstUserMap,
1786               DenseSet<VPPair> &PairableInstUserPairSet,
1787               DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
1788               DenseSet<ValuePair> &BestDAG, size_t &BestMaxDepth,
1789               int &BestEffSize, Value *II, std::vector<Value *>&JJ,
1790               bool UseCycleCheck) {
1791     for (std::vector<Value *>::iterator J = JJ.begin(), JE = JJ.end();
1792          J != JE; ++J) {
1793       ValuePair IJ(II, *J);
1794       if (!CandidatePairsSet.count(IJ))
1795         continue;
1796
1797       // Before going any further, make sure that this pair does not
1798       // conflict with any already-selected pairs (see comment below
1799       // near the DAG pruning for more details).
1800       DenseSet<ValuePair> ChosenPairSet;
1801       bool DoesConflict = false;
1802       for (DenseMap<Value *, Value *>::iterator C = ChosenPairs.begin(),
1803            E = ChosenPairs.end(); C != E; ++C) {
1804         if (pairsConflict(*C, IJ, PairableInstUsers,
1805                           UseCycleCheck ? &PairableInstUserMap : 0,
1806                           UseCycleCheck ? &PairableInstUserPairSet : 0)) {
1807           DoesConflict = true;
1808           break;
1809         }
1810
1811         ChosenPairSet.insert(*C);
1812       }
1813       if (DoesConflict) continue;
1814
1815       if (UseCycleCheck &&
1816           pairWillFormCycle(IJ, PairableInstUserMap, ChosenPairSet))
1817         continue;
1818
1819       DenseMap<ValuePair, size_t> DAG;
1820       buildInitialDAGFor(CandidatePairs, CandidatePairsSet,
1821                           PairableInsts, ConnectedPairs,
1822                           PairableInstUsers, ChosenPairs, DAG, IJ);
1823
1824       // Because we'll keep the child with the largest depth, the largest
1825       // depth is still the same in the unpruned DAG.
1826       size_t MaxDepth = DAG.lookup(IJ);
1827
1828       DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() << "BBV: found DAG for pair {"
1829                    << *IJ.first << " <-> " << *IJ.second << "} of depth " <<
1830                    MaxDepth << " and size " << DAG.size() << "\n");
1831
1832       // At this point the DAG has been constructed, but, may contain
1833       // contradictory children (meaning that different children of
1834       // some dag node may be attempting to fuse the same instruction).
1835       // So now we walk the dag again, in the case of a conflict,
1836       // keep only the child with the largest depth. To break a tie,
1837       // favor the first child.
1838
1839       DenseSet<ValuePair> PrunedDAG;
1840       pruneDAGFor(CandidatePairs, PairableInsts, ConnectedPairs,
1841                    PairableInstUsers, PairableInstUserMap,
1842                    PairableInstUserPairSet,
1843                    ChosenPairs, DAG, PrunedDAG, IJ, UseCycleCheck);
1844
1845       int EffSize = 0;
1846       if (TTI) {
1847         DenseSet<Value *> PrunedDAGInstrs;
1848         for (DenseSet<ValuePair>::iterator S = PrunedDAG.begin(),
1849              E = PrunedDAG.end(); S != E; ++S) {
1850           PrunedDAGInstrs.insert(S->first);
1851           PrunedDAGInstrs.insert(S->second);
1852         }
1853
1854         // The set of pairs that have already contributed to the total cost.
1855         DenseSet<ValuePair> IncomingPairs;
1856
1857         // If the cost model were perfect, this might not be necessary; but we
1858         // need to make sure that we don't get stuck vectorizing our own
1859         // shuffle chains.
1860         bool HasNontrivialInsts = false;
1861
1862         // The node weights represent the cost savings associated with
1863         // fusing the pair of instructions.
1864         for (DenseSet<ValuePair>::iterator S = PrunedDAG.begin(),
1865              E = PrunedDAG.end(); S != E; ++S) {
1866           if (!isa<ShuffleVectorInst>(S->first) &&
1867               !isa<InsertElementInst>(S->first) &&
1868               !isa<ExtractElementInst>(S->first))
1869             HasNontrivialInsts = true;
1870
1871           bool FlipOrder = false;
1872
1873           if (getDepthFactor(S->first)) {
1874             int ESContrib = CandidatePairCostSavings.find(*S)->second;
1875             DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() << "\tweight {"
1876                    << *S->first << " <-> " << *S->second << "} = " <<
1877                    ESContrib << "\n");
1878             EffSize += ESContrib;
1879           }
1880
1881           // The edge weights contribute in a negative sense: they represent
1882           // the cost of shuffles.
1883           DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator SS =
1884             ConnectedPairDeps.find(*S);
1885           if (SS != ConnectedPairDeps.end()) {
1886             unsigned NumDepsDirect = 0, NumDepsSwap = 0;
1887             for (std::vector<ValuePair>::iterator T = SS->second.begin(),
1888                  TE = SS->second.end(); T != TE; ++T) {
1889               VPPair Q(*S, *T);
1890               if (!PrunedDAG.count(Q.second))
1891                 continue;
1892               DenseMap<VPPair, unsigned>::iterator R =
1893                 PairConnectionTypes.find(VPPair(Q.second, Q.first));
1894               assert(R != PairConnectionTypes.end() &&
1895                      "Cannot find pair connection type");
1896               if (R->second == PairConnectionDirect)
1897                 ++NumDepsDirect;
1898               else if (R->second == PairConnectionSwap)
1899                 ++NumDepsSwap;
1900             }
1901
1902             // If there are more swaps than direct connections, then
1903             // the pair order will be flipped during fusion. So the real
1904             // number of swaps is the minimum number.
1905             FlipOrder = !FixedOrderPairs.count(*S) &&
1906               ((NumDepsSwap > NumDepsDirect) ||
1907                 FixedOrderPairs.count(ValuePair(S->second, S->first)));
1908
1909             for (std::vector<ValuePair>::iterator T = SS->second.begin(),
1910                  TE = SS->second.end(); T != TE; ++T) {
1911               VPPair Q(*S, *T);
1912               if (!PrunedDAG.count(Q.second))
1913                 continue;
1914               DenseMap<VPPair, unsigned>::iterator R =
1915                 PairConnectionTypes.find(VPPair(Q.second, Q.first));
1916               assert(R != PairConnectionTypes.end() &&
1917                      "Cannot find pair connection type");
1918               Type *Ty1 = Q.second.first->getType(),
1919                    *Ty2 = Q.second.second->getType();
1920               Type *VTy = getVecTypeForPair(Ty1, Ty2);
1921               if ((R->second == PairConnectionDirect && FlipOrder) ||
1922                   (R->second == PairConnectionSwap && !FlipOrder)  ||
1923                   R->second == PairConnectionSplat) {
1924                 int ESContrib = (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
1925                                                    VTy, VTy);
1926
1927                 if (VTy->getVectorNumElements() == 2) {
1928                   if (R->second == PairConnectionSplat)
1929                     ESContrib = std::min(ESContrib, (int) TTI->getShuffleCost(
1930                       TargetTransformInfo::SK_Broadcast, VTy));
1931                   else
1932                     ESContrib = std::min(ESContrib, (int) TTI->getShuffleCost(
1933                       TargetTransformInfo::SK_Reverse, VTy));
1934                 }
1935
1936                 DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() << "\tcost {" <<
1937                   *Q.second.first << " <-> " << *Q.second.second <<
1938                     "} -> {" <<
1939                   *S->first << " <-> " << *S->second << "} = " <<
1940                    ESContrib << "\n");
1941                 EffSize -= ESContrib;
1942               }
1943             }
1944           }
1945
1946           // Compute the cost of outgoing edges. We assume that edges outgoing
1947           // to shuffles, inserts or extracts can be merged, and so contribute
1948           // no additional cost.
1949           if (!S->first->getType()->isVoidTy()) {
1950             Type *Ty1 = S->first->getType(),
1951                  *Ty2 = S->second->getType();
1952             Type *VTy = getVecTypeForPair(Ty1, Ty2);
1953
1954             bool NeedsExtraction = false;
1955             for (User *U : S->first->users()) {
1956               if (ShuffleVectorInst *SI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(U)) {
1957                 // Shuffle can be folded if it has no other input
1958                 if (isa<UndefValue>(SI->getOperand(1)))
1959                   continue;
1960               }
1961               if (isa<ExtractElementInst>(U))
1962                 continue;
1963               if (PrunedDAGInstrs.count(U))
1964                 continue;
1965               NeedsExtraction = true;
1966               break;
1967             }
1968
1969             if (NeedsExtraction) {
1970               int ESContrib;
1971               if (Ty1->isVectorTy()) {
1972                 ESContrib = (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
1973                                                Ty1, VTy);
1974                 ESContrib = std::min(ESContrib, (int) TTI->getShuffleCost(
1975                   TargetTransformInfo::SK_ExtractSubvector, VTy, 0, Ty1));
1976               } else
1977                 ESContrib = (int) TTI->getVectorInstrCost(
1978                                     Instruction::ExtractElement, VTy, 0);
1979
1980               DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() << "\tcost {" <<
1981                 *S->first << "} = " << ESContrib << "\n");
1982               EffSize -= ESContrib;
1983             }
1984
1985             NeedsExtraction = false;
1986             for (User *U : S->second->users()) {
1987               if (ShuffleVectorInst *SI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(U)) {
1988                 // Shuffle can be folded if it has no other input
1989                 if (isa<UndefValue>(SI->getOperand(1)))
1990                   continue;
1991               }
1992               if (isa<ExtractElementInst>(U))
1993                 continue;
1994               if (PrunedDAGInstrs.count(U))
1995                 continue;
1996               NeedsExtraction = true;
1997               break;
1998             }
1999
2000             if (NeedsExtraction) {
2001               int ESContrib;
2002               if (Ty2->isVectorTy()) {
2003                 ESContrib = (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
2004                                                Ty2, VTy);
2005                 ESContrib = std::min(ESContrib, (int) TTI->getShuffleCost(
2006                   TargetTransformInfo::SK_ExtractSubvector, VTy,
2007                   Ty1->isVectorTy() ? Ty1->getVectorNumElements() : 1, Ty2));
2008               } else
2009                 ESContrib = (int) TTI->getVectorInstrCost(
2010                                     Instruction::ExtractElement, VTy, 1);
2011               DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() << "\tcost {" <<
2012                 *S->second << "} = " << ESContrib << "\n");
2013               EffSize -= ESContrib;
2014             }
2015           }
2016
2017           // Compute the cost of incoming edges.
2018           if (!isa<LoadInst>(S->first) && !isa<StoreInst>(S->first)) {
2019             Instruction *S1 = cast<Instruction>(S->first),
2020                         *S2 = cast<Instruction>(S->second);
2021             for (unsigned o = 0; o < S1->getNumOperands(); ++o) {
2022               Value *O1 = S1->getOperand(o), *O2 = S2->getOperand(o);
2023
2024               // Combining constants into vector constants (or small vector
2025               // constants into larger ones are assumed free).
2026               if (isa<Constant>(O1) && isa<Constant>(O2))
2027                 continue;
2028
2029               if (FlipOrder)
2030                 std::swap(O1, O2);
2031
2032               ValuePair VP  = ValuePair(O1, O2);
2033               ValuePair VPR = ValuePair(O2, O1);
2034
2035               // Internal edges are not handled here.
2036               if (PrunedDAG.count(VP) || PrunedDAG.count(VPR))
2037                 continue;
2038
2039               Type *Ty1 = O1->getType(),
2040                    *Ty2 = O2->getType();
2041               Type *VTy = getVecTypeForPair(Ty1, Ty2);
2042
2043               // Combining vector operations of the same type is also assumed
2044               // folded with other operations.
2045               if (Ty1 == Ty2) {
2046                 // If both are insert elements, then both can be widened.
2047                 InsertElementInst *IEO1 = dyn_cast<InsertElementInst>(O1),
2048                                   *IEO2 = dyn_cast<InsertElementInst>(O2);
2049                 if (IEO1 && IEO2 && isPureIEChain(IEO1) && isPureIEChain(IEO2))
2050                   continue;
2051                 // If both are extract elements, and both have the same input
2052                 // type, then they can be replaced with a shuffle
2053                 ExtractElementInst *EIO1 = dyn_cast<ExtractElementInst>(O1),
2054                                    *EIO2 = dyn_cast<ExtractElementInst>(O2);
2055                 if (EIO1 && EIO2 &&
2056                     EIO1->getOperand(0)->getType() ==
2057                       EIO2->getOperand(0)->getType())
2058                   continue;
2059                 // If both are a shuffle with equal operand types and only two
2060                 // unqiue operands, then they can be replaced with a single
2061                 // shuffle
2062                 ShuffleVectorInst *SIO1 = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(O1),
2063                                   *SIO2 = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(O2);
2064                 if (SIO1 && SIO2 &&
2065                     SIO1->getOperand(0)->getType() ==
2066                       SIO2->getOperand(0)->getType()) {
2067                   SmallSet<Value *, 4> SIOps;
2068                   SIOps.insert(SIO1->getOperand(0));
2069                   SIOps.insert(SIO1->getOperand(1));
2070                   SIOps.insert(SIO2->getOperand(0));
2071                   SIOps.insert(SIO2->getOperand(1));
2072                   if (SIOps.size() <= 2)
2073                     continue;
2074                 }
2075               }
2076
2077               int ESContrib;
2078               // This pair has already been formed.
2079               if (IncomingPairs.count(VP)) {
2080                 continue;
2081               } else if (IncomingPairs.count(VPR)) {
2082                 ESContrib = (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
2083                                                VTy, VTy);
2084
2085                 if (VTy->getVectorNumElements() == 2)
2086                   ESContrib = std::min(ESContrib, (int) TTI->getShuffleCost(
2087                     TargetTransformInfo::SK_Reverse, VTy));
2088               } else if (!Ty1->isVectorTy() && !Ty2->isVectorTy()) {
2089                 ESContrib = (int) TTI->getVectorInstrCost(
2090                                     Instruction::InsertElement, VTy, 0);
2091                 ESContrib += (int) TTI->getVectorInstrCost(
2092                                      Instruction::InsertElement, VTy, 1);
2093               } else if (!Ty1->isVectorTy()) {
2094                 // O1 needs to be inserted into a vector of size O2, and then
2095                 // both need to be shuffled together.
2096                 ESContrib = (int) TTI->getVectorInstrCost(
2097                                     Instruction::InsertElement, Ty2, 0);
2098                 ESContrib += (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
2099                                                 VTy, Ty2);
2100               } else if (!Ty2->isVectorTy()) {
2101                 // O2 needs to be inserted into a vector of size O1, and then
2102                 // both need to be shuffled together.
2103                 ESContrib = (int) TTI->getVectorInstrCost(
2104                                     Instruction::InsertElement, Ty1, 0);
2105                 ESContrib += (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
2106                                                 VTy, Ty1);
2107               } else {
2108                 Type *TyBig = Ty1, *TySmall = Ty2;
2109                 if (Ty2->getVectorNumElements() > Ty1->getVectorNumElements())
2110                   std::swap(TyBig, TySmall);
2111
2112                 ESContrib = (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
2113                                                VTy, TyBig);
2114                 if (TyBig != TySmall)
2115                   ESContrib += (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
2116                                                   TyBig, TySmall);
2117               }
2118
2119               DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() << "\tcost {"
2120                      << *O1 << " <-> " << *O2 << "} = " <<
2121                      ESContrib << "\n");
2122               EffSize -= ESContrib;
2123               IncomingPairs.insert(VP);
2124             }
2125           }
2126         }
2127
2128         if (!HasNontrivialInsts) {
2129           DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() <<
2130                 "\tNo non-trivial instructions in DAG;"
2131                 " override to zero effective size\n");
2132           EffSize = 0;
2133         }
2134       } else {
2135         for (DenseSet<ValuePair>::iterator S = PrunedDAG.begin(),
2136              E = PrunedDAG.end(); S != E; ++S)
2137           EffSize += (int) getDepthFactor(S->first);
2138       }
2139
2140       DEBUG(if (DebugPairSelection)
2141              dbgs() << "BBV: found pruned DAG for pair {"
2142              << *IJ.first << " <-> " << *IJ.second << "} of depth " <<
2143              MaxDepth << " and size " << PrunedDAG.size() <<
2144             " (effective size: " << EffSize << ")\n");
2145       if (((TTI && !UseChainDepthWithTI) ||
2146             MaxDepth >= Config.ReqChainDepth) &&
2147           EffSize > 0 && EffSize > BestEffSize) {
2148         BestMaxDepth = MaxDepth;
2149         BestEffSize = EffSize;
2150         BestDAG = PrunedDAG;
2151       }
2152     }
2153   }
2154
2155   // Given the list of candidate pairs, this function selects those
2156   // that will be fused into vector instructions.
2157   void BBVectorize::choosePairs(
2158                 DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
2159                 DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
2160                 DenseMap<ValuePair, int> &CandidatePairCostSavings,
2161                 std::vector<Value *> &PairableInsts,
2162                 DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
2163                 DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
2164                 DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
2165                 DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairDeps,
2166                 DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
2167                 DenseMap<Value *, Value *>& ChosenPairs) {
2168     bool UseCycleCheck =
2169      CandidatePairsSet.size() <= Config.MaxCandPairsForCycleCheck;
2170
2171     DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > CandidatePairs2;
2172     for (DenseSet<ValuePair>::iterator I = CandidatePairsSet.begin(),
2173          E = CandidatePairsSet.end(); I != E; ++I) {
2174       std::vector<Value *> &JJ = CandidatePairs2[I->second];
2175       if (JJ.empty()) JJ.reserve(32);
2176       JJ.push_back(I->first);
2177     }
2178
2179     DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > PairableInstUserMap;
2180     DenseSet<VPPair> PairableInstUserPairSet;
2181     for (std::vector<Value *>::iterator I = PairableInsts.begin(),
2182          E = PairableInsts.end(); I != E; ++I) {
2183       // The number of possible pairings for this variable:
2184       size_t NumChoices = CandidatePairs.lookup(*I).size();
2185       if (!NumChoices) continue;
2186
2187       std::vector<Value *> &JJ = CandidatePairs[*I];
2188
2189       // The best pair to choose and its dag:
2190       size_t BestMaxDepth = 0;
2191       int BestEffSize = 0;
2192       DenseSet<ValuePair> BestDAG;
2193       findBestDAGFor(CandidatePairs, CandidatePairsSet,
2194                       CandidatePairCostSavings,
2195                       PairableInsts, FixedOrderPairs, PairConnectionTypes,
2196                       ConnectedPairs, ConnectedPairDeps,
2197                       PairableInstUsers, PairableInstUserMap,
2198                       PairableInstUserPairSet, ChosenPairs,
2199                       BestDAG, BestMaxDepth, BestEffSize, *I, JJ,
2200                       UseCycleCheck);
2201
2202       if (BestDAG.empty())
2203         continue;
2204
2205       // A dag has been chosen (or not) at this point. If no dag was
2206       // chosen, then this instruction, I, cannot be paired (and is no longer
2207       // considered).
2208
2209       DEBUG(dbgs() << "BBV: selected pairs in the best DAG for: "
2210                    << *cast<Instruction>(*I) << "\n");
2211
2212       for (DenseSet<ValuePair>::iterator S = BestDAG.begin(),
2213            SE2 = BestDAG.end(); S != SE2; ++S) {
2214         // Insert the members of this dag into the list of chosen pairs.
2215         ChosenPairs.insert(ValuePair(S->first, S->second));
2216         DEBUG(dbgs() << "BBV: selected pair: " << *S->first << " <-> " <<
2217                *S->second << "\n");
2218
2219         // Remove all candidate pairs that have values in the chosen dag.
2220         std::vector<Value *> &KK = CandidatePairs[S->first];
2221         for (std::vector<Value *>::iterator K = KK.begin(), KE = KK.end();
2222              K != KE; ++K) {
2223           if (*K == S->second)
2224             continue;
2225
2226           CandidatePairsSet.erase(ValuePair(S->first, *K));
2227         }
2228
2229         std::vector<Value *> &LL = CandidatePairs2[S->second];
2230         for (std::vector<Value *>::iterator L = LL.begin(), LE = LL.end();
2231              L != LE; ++L) {
2232           if (*L == S->first)
2233             continue;
2234
2235           CandidatePairsSet.erase(ValuePair(*L, S->second));
2236         }
2237
2238         std::vector<Value *> &MM = CandidatePairs[S->second];
2239         for (std::vector<Value *>::iterator M = MM.begin(), ME = MM.end();
2240              M != ME; ++M) {
2241           assert(*M != S->first && "Flipped pair in candidate list?");
2242           CandidatePairsSet.erase(ValuePair(S->second, *M));
2243         }
2244
2245         std::vector<Value *> &NN = CandidatePairs2[S->first];
2246         for (std::vector<Value *>::iterator N = NN.begin(), NE = NN.end();
2247              N != NE; ++N) {
2248           assert(*N != S->second && "Flipped pair in candidate list?");
2249           CandidatePairsSet.erase(ValuePair(*N, S->first));
2250         }
2251       }
2252     }
2253
2254     DEBUG(dbgs() << "BBV: selected " << ChosenPairs.size() << " pairs.\n");
2255   }
2256
2257   std::string getReplacementName(Instruction *I, bool IsInput, unsigned o,
2258                      unsigned n = 0) {
2259     if (!I->hasName())
2260       return "";
2261
2262     return (I->getName() + (IsInput ? ".v.i" : ".v.r") + utostr(o) +
2263              (n > 0 ? "." + utostr(n) : "")).str();
2264   }
2265
2266   // Returns the value that is to be used as the pointer input to the vector
2267   // instruction that fuses I with J.
2268   Value *BBVectorize::getReplacementPointerInput(LLVMContext& Context,
2269                      Instruction *I, Instruction *J, unsigned o) {
2270     Value *IPtr, *JPtr;
2271     unsigned IAlignment, JAlignment, IAddressSpace, JAddressSpace;
2272     int64_t OffsetInElmts;
2273
2274     // Note: the analysis might fail here, that is why the pair order has
2275     // been precomputed (OffsetInElmts must be unused here).
2276     (void) getPairPtrInfo(I, J, IPtr, JPtr, IAlignment, JAlignment,
2277                           IAddressSpace, JAddressSpace,
2278                           OffsetInElmts, false);
2279
2280     // The pointer value is taken to be the one with the lowest offset.
2281     Value *VPtr = IPtr;
2282
2283     Type *ArgTypeI = IPtr->getType()->getPointerElementType();
2284     Type *ArgTypeJ = JPtr->getType()->getPointerElementType();
2285     Type *VArgType = getVecTypeForPair(ArgTypeI, ArgTypeJ);
2286     Type *VArgPtrType
2287       = PointerType::get(VArgType,
2288                          IPtr->getType()->getPointerAddressSpace());
2289     return new BitCastInst(VPtr, VArgPtrType, getReplacementName(I, true, o),
2290                         /* insert before */ I);
2291   }
2292
2293   void BBVectorize::fillNewShuffleMask(LLVMContext& Context, Instruction *J,
2294                      unsigned MaskOffset, unsigned NumInElem,
2295                      unsigned NumInElem1, unsigned IdxOffset,
2296                      std::vector<Constant*> &Mask) {
2297     unsigned NumElem1 = J->getType()->getVectorNumElements();
2298     for (unsigned v = 0; v < NumElem1; ++v) {
2299       int m = cast<ShuffleVectorInst>(J)->getMaskValue(v);
2300       if (m < 0) {
2301         Mask[v+MaskOffset] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2302       } else {
2303         unsigned mm = m + (int) IdxOffset;
2304         if (m >= (int) NumInElem1)
2305           mm += (int) NumInElem;
2306
2307         Mask[v+MaskOffset] =
2308           ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), mm);
2309       }
2310     }
2311   }
2312
2313   // Returns the value that is to be used as the vector-shuffle mask to the
2314   // vector instruction that fuses I with J.
2315   Value *BBVectorize::getReplacementShuffleMask(LLVMContext& Context,
2316                      Instruction *I, Instruction *J) {
2317     // This is the shuffle mask. We need to append the second
2318     // mask to the first, and the numbers need to be adjusted.
2319
2320     Type *ArgTypeI = I->getType();
2321     Type *ArgTypeJ = J->getType();
2322     Type *VArgType = getVecTypeForPair(ArgTypeI, ArgTypeJ);
2323
2324     unsigned NumElemI = ArgTypeI->getVectorNumElements();
2325
2326     // Get the total number of elements in the fused vector type.
2327     // By definition, this must equal the number of elements in
2328     // the final mask.
2329     unsigned NumElem = VArgType->getVectorNumElements();
2330     std::vector<Constant*> Mask(NumElem);
2331
2332     Type *OpTypeI = I->getOperand(0)->getType();
2333     unsigned NumInElemI = OpTypeI->getVectorNumElements();
2334     Type *OpTypeJ = J->getOperand(0)->getType();
2335     unsigned NumInElemJ = OpTypeJ->getVectorNumElements();
2336
2337     // The fused vector will be:
2338     // -----------------------------------------------------
2339     // | NumInElemI | NumInElemJ | NumInElemI | NumInElemJ |
2340     // -----------------------------------------------------
2341     // from which we'll extract NumElem total elements (where the first NumElemI
2342     // of them come from the mask in I and the remainder come from the mask
2343     // in J.
2344
2345     // For the mask from the first pair...
2346     fillNewShuffleMask(Context, I, 0,        NumInElemJ, NumInElemI,
2347                        0,          Mask);
2348
2349     // For the mask from the second pair...
2350     fillNewShuffleMask(Context, J, NumElemI, NumInElemI, NumInElemJ,
2351                        NumInElemI, Mask);
2352
2353     return ConstantVector::get(Mask);
2354   }
2355
2356   bool BBVectorize::expandIEChain(LLVMContext& Context, Instruction *I,
2357                                   Instruction *J, unsigned o, Value *&LOp,
2358                                   unsigned numElemL,
2359                                   Type *ArgTypeL, Type *ArgTypeH,
2360                                   bool IBeforeJ, unsigned IdxOff) {
2361     bool ExpandedIEChain = false;
2362     if (InsertElementInst *LIE = dyn_cast<InsertElementInst>(LOp)) {
2363       // If we have a pure insertelement chain, then this can be rewritten
2364       // into a chain that directly builds the larger type.
2365       if (isPureIEChain(LIE)) {
2366         SmallVector<Value *, 8> VectElemts(numElemL,
2367           UndefValue::get(ArgTypeL->getScalarType()));
2368         InsertElementInst *LIENext = LIE;
2369         do {
2370           unsigned Idx =
2371             cast<ConstantInt>(LIENext->getOperand(2))->getSExtValue();
2372           VectElemts[Idx] = LIENext->getOperand(1);
2373         } while ((LIENext =
2374                    dyn_cast<InsertElementInst>(LIENext->getOperand(0))));
2375
2376         LIENext = 0;
2377         Value *LIEPrev = UndefValue::get(ArgTypeH);
2378         for (unsigned i = 0; i < numElemL; ++i) {
2379           if (isa<UndefValue>(VectElemts[i])) continue;
2380           LIENext = InsertElementInst::Create(LIEPrev, VectElemts[i],
2381                              ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context),
2382                                               i + IdxOff),
2383                              getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2384                                                 true, o, i+1));
2385           LIENext->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2386           LIEPrev = LIENext;
2387         }
2388
2389         LOp = LIENext ? (Value*) LIENext : UndefValue::get(ArgTypeH);
2390         ExpandedIEChain = true;
2391       }
2392     }
2393
2394     return ExpandedIEChain;
2395   }
2396
2397   static unsigned getNumScalarElements(Type *Ty) {
2398     if (VectorType *VecTy = dyn_cast<VectorType>(Ty))
2399       return VecTy->getNumElements();
2400     return 1;
2401   }
2402
2403   // Returns the value to be used as the specified operand of the vector
2404   // instruction that fuses I with J.
2405   Value *BBVectorize::getReplacementInput(LLVMContext& Context, Instruction *I,
2406                      Instruction *J, unsigned o, bool IBeforeJ) {
2407     Value *CV0 = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), 0);
2408     Value *CV1 = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), 1);
2409
2410     // Compute the fused vector type for this operand
2411     Type *ArgTypeI = I->getOperand(o)->getType();
2412     Type *ArgTypeJ = J->getOperand(o)->getType();
2413     VectorType *VArgType = getVecTypeForPair(ArgTypeI, ArgTypeJ);
2414
2415     Instruction *L = I, *H = J;
2416     Type *ArgTypeL = ArgTypeI, *ArgTypeH = ArgTypeJ;
2417
2418     unsigned numElemL = getNumScalarElements(ArgTypeL);
2419     unsigned numElemH = getNumScalarElements(ArgTypeH);
2420
2421     Value *LOp = L->getOperand(o);
2422     Value *HOp = H->getOperand(o);
2423     unsigned numElem = VArgType->getNumElements();
2424
2425     // First, we check if we can reuse the "original" vector outputs (if these
2426     // exist). We might need a shuffle.
2427     ExtractElementInst *LEE = dyn_cast<ExtractElementInst>(LOp);
2428     ExtractElementInst *HEE = dyn_cast<ExtractElementInst>(HOp);
2429     ShuffleVectorInst *LSV = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LOp);
2430     ShuffleVectorInst *HSV = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(HOp);
2431
2432     // FIXME: If we're fusing shuffle instructions, then we can't apply this
2433     // optimization. The input vectors to the shuffle might be a different
2434     // length from the shuffle outputs. Unfortunately, the replacement
2435     // shuffle mask has already been formed, and the mask entries are sensitive
2436     // to the sizes of the inputs.
2437     bool IsSizeChangeShuffle =
2438       isa<ShuffleVectorInst>(L) &&
2439         (LOp->getType() != L->getType() || HOp->getType() != H->getType());
2440
2441     if ((LEE || LSV) && (HEE || HSV) && !IsSizeChangeShuffle) {
2442       // We can have at most two unique vector inputs.
2443       bool CanUseInputs = true;
2444       Value *I1, *I2 = 0;
2445       if (LEE) {
2446         I1 = LEE->getOperand(0);
2447       } else {
2448         I1 = LSV->getOperand(0);
2449         I2 = LSV->getOperand(1);
2450         if (I2 == I1 || isa<UndefValue>(I2))
2451           I2 = 0;
2452       }
2453
2454       if (HEE) {
2455         Value *I3 = HEE->getOperand(0);
2456         if (!I2 && I3 != I1)
2457           I2 = I3;
2458         else if (I3 != I1 && I3 != I2)
2459           CanUseInputs = false;
2460       } else {
2461         Value *I3 = HSV->getOperand(0);
2462         if (!I2 && I3 != I1)
2463           I2 = I3;
2464         else if (I3 != I1 && I3 != I2)
2465           CanUseInputs = false;
2466
2467         if (CanUseInputs) {
2468           Value *I4 = HSV->getOperand(1);
2469           if (!isa<UndefValue>(I4)) {
2470             if (!I2 && I4 != I1)
2471               I2 = I4;
2472             else if (I4 != I1 && I4 != I2)
2473               CanUseInputs = false;
2474           }
2475         }
2476       }
2477
2478       if (CanUseInputs) {
2479         unsigned LOpElem =
2480           cast<Instruction>(LOp)->getOperand(0)->getType()
2481             ->getVectorNumElements();
2482
2483         unsigned HOpElem =
2484           cast<Instruction>(HOp)->getOperand(0)->getType()
2485             ->getVectorNumElements();
2486
2487         // We have one or two input vectors. We need to map each index of the
2488         // operands to the index of the original vector.
2489         SmallVector<std::pair<int, int>, 8>  II(numElem);
2490         for (unsigned i = 0; i < numElemL; ++i) {
2491           int Idx, INum;
2492           if (LEE) {
2493             Idx =
2494               cast<ConstantInt>(LEE->getOperand(1))->getSExtValue();
2495             INum = LEE->getOperand(0) == I1 ? 0 : 1;
2496           } else {
2497             Idx = LSV->getMaskValue(i);
2498             if (Idx < (int) LOpElem) {
2499               INum = LSV->getOperand(0) == I1 ? 0 : 1;
2500             } else {
2501               Idx -= LOpElem;
2502               INum = LSV->getOperand(1) == I1 ? 0 : 1;
2503             }
2504           }
2505
2506           II[i] = std::pair<int, int>(Idx, INum);
2507         }
2508         for (unsigned i = 0; i < numElemH; ++i) {
2509           int Idx, INum;
2510           if (HEE) {
2511             Idx =
2512               cast<ConstantInt>(HEE->getOperand(1))->getSExtValue();
2513             INum = HEE->getOperand(0) == I1 ? 0 : 1;
2514           } else {
2515             Idx = HSV->getMaskValue(i);
2516             if (Idx < (int) HOpElem) {
2517               INum = HSV->getOperand(0) == I1 ? 0 : 1;
2518             } else {
2519               Idx -= HOpElem;
2520               INum = HSV->getOperand(1) == I1 ? 0 : 1;
2521             }
2522           }
2523
2524           II[i + numElemL] = std::pair<int, int>(Idx, INum);
2525         }
2526
2527         // We now have an array which tells us from which index of which
2528         // input vector each element of the operand comes.
2529         VectorType *I1T = cast<VectorType>(I1->getType());
2530         unsigned I1Elem = I1T->getNumElements();
2531
2532         if (!I2) {
2533           // In this case there is only one underlying vector input. Check for
2534           // the trivial case where we can use the input directly.
2535           if (I1Elem == numElem) {
2536             bool ElemInOrder = true;
2537             for (unsigned i = 0; i < numElem; ++i) {
2538               if (II[i].first != (int) i && II[i].first != -1) {
2539                 ElemInOrder = false;
2540                 break;
2541               }
2542             }
2543
2544             if (ElemInOrder)
2545               return I1;
2546           }
2547
2548           // A shuffle is needed.
2549           std::vector<Constant *> Mask(numElem);
2550           for (unsigned i = 0; i < numElem; ++i) {
2551             int Idx = II[i].first;
2552             if (Idx == -1)
2553               Mask[i] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2554             else
2555               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), Idx);
2556           }
2557
2558           Instruction *S =
2559             new ShuffleVectorInst(I1, UndefValue::get(I1T),
2560                                   ConstantVector::get(Mask),
2561                                   getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2562                                                      true, o));
2563           S->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2564           return S;
2565         }
2566
2567         VectorType *I2T = cast<VectorType>(I2->getType());
2568         unsigned I2Elem = I2T->getNumElements();
2569
2570         // This input comes from two distinct vectors. The first step is to
2571         // make sure that both vectors are the same length. If not, the
2572         // smaller one will need to grow before they can be shuffled together.
2573         if (I1Elem < I2Elem) {
2574           std::vector<Constant *> Mask(I2Elem);
2575           unsigned v = 0;
2576           for (; v < I1Elem; ++v)
2577             Mask[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), v);
2578           for (; v < I2Elem; ++v)
2579             Mask[v] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2580
2581           Instruction *NewI1 =
2582             new ShuffleVectorInst(I1, UndefValue::get(I1T),
2583                                   ConstantVector::get(Mask),
2584                                   getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2585                                                      true, o, 1));
2586           NewI1->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2587           I1 = NewI1;
2588           I1T = I2T;
2589           I1Elem = I2Elem;
2590         } else if (I1Elem > I2Elem) {
2591           std::vector<Constant *> Mask(I1Elem);
2592           unsigned v = 0;
2593           for (; v < I2Elem; ++v)
2594             Mask[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), v);
2595           for (; v < I1Elem; ++v)
2596             Mask[v] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2597
2598           Instruction *NewI2 =
2599             new ShuffleVectorInst(I2, UndefValue::get(I2T),
2600                                   ConstantVector::get(Mask),
2601                                   getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2602                                                      true, o, 1));
2603           NewI2->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2604           I2 = NewI2;
2605           I2T = I1T;
2606           I2Elem = I1Elem;
2607         }
2608
2609         // Now that both I1 and I2 are the same length we can shuffle them
2610         // together (and use the result).
2611         std::vector<Constant *> Mask(numElem);
2612         for (unsigned v = 0; v < numElem; ++v) {
2613           if (II[v].first == -1) {
2614             Mask[v] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2615           } else {
2616             int Idx = II[v].first + II[v].second * I1Elem;
2617             Mask[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), Idx);
2618           }
2619         }
2620
2621         Instruction *NewOp =
2622           new ShuffleVectorInst(I1, I2, ConstantVector::get(Mask),
2623                                 getReplacementName(IBeforeJ ? I : J, true, o));
2624         NewOp->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2625         return NewOp;
2626       }
2627     }
2628
2629     Type *ArgType = ArgTypeL;
2630     if (numElemL < numElemH) {
2631       if (numElemL == 1 && expandIEChain(Context, I, J, o, HOp, numElemH,
2632                                          ArgTypeL, VArgType, IBeforeJ, 1)) {
2633         // This is another short-circuit case: we're combining a scalar into
2634         // a vector that is formed by an IE chain. We've just expanded the IE
2635         // chain, now insert the scalar and we're done.
2636
2637         Instruction *S = InsertElementInst::Create(HOp, LOp, CV0,
2638                            getReplacementName(IBeforeJ ? I : J, true, o));
2639         S->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2640         return S;
2641       } else if (!expandIEChain(Context, I, J, o, LOp, numElemL, ArgTypeL,
2642                                 ArgTypeH, IBeforeJ)) {
2643         // The two vector inputs to the shuffle must be the same length,
2644         // so extend the smaller vector to be the same length as the larger one.
2645         Instruction *NLOp;
2646         if (numElemL > 1) {
2647
2648           std::vector<Constant *> Mask(numElemH);
2649           unsigned v = 0;
2650           for (; v < numElemL; ++v)
2651             Mask[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), v);
2652           for (; v < numElemH; ++v)
2653             Mask[v] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2654
2655           NLOp = new ShuffleVectorInst(LOp, UndefValue::get(ArgTypeL),
2656                                        ConstantVector::get(Mask),
2657                                        getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2658                                                           true, o, 1));
2659         } else {
2660           NLOp = InsertElementInst::Create(UndefValue::get(ArgTypeH), LOp, CV0,
2661                                            getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2662                                                               true, o, 1));
2663         }
2664
2665         NLOp->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2666         LOp = NLOp;
2667       }
2668
2669       ArgType = ArgTypeH;
2670     } else if (numElemL > numElemH) {
2671       if (numElemH == 1 && expandIEChain(Context, I, J, o, LOp, numElemL,
2672                                          ArgTypeH, VArgType, IBeforeJ)) {
2673         Instruction *S =
2674           InsertElementInst::Create(LOp, HOp,
2675                                     ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context),
2676                                                      numElemL),
2677                                     getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2678                                                        true, o));
2679         S->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2680         return S;
2681       } else if (!expandIEChain(Context, I, J, o, HOp, numElemH, ArgTypeH,
2682                                 ArgTypeL, IBeforeJ)) {
2683         Instruction *NHOp;
2684         if (numElemH > 1) {
2685           std::vector<Constant *> Mask(numElemL);
2686           unsigned v = 0;
2687           for (; v < numElemH; ++v)
2688             Mask[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), v);
2689           for (; v < numElemL; ++v)
2690             Mask[v] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2691
2692           NHOp = new ShuffleVectorInst(HOp, UndefValue::get(ArgTypeH),
2693                                        ConstantVector::get(Mask),
2694                                        getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2695                                                           true, o, 1));
2696         } else {
2697           NHOp = InsertElementInst::Create(UndefValue::get(ArgTypeL), HOp, CV0,
2698                                            getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2699                                                               true, o, 1));
2700         }
2701
2702         NHOp->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2703         HOp = NHOp;
2704       }
2705     }
2706
2707     if (ArgType->isVectorTy()) {
2708       unsigned numElem = VArgType->getVectorNumElements();
2709       std::vector<Constant*> Mask(numElem);
2710       for (unsigned v = 0; v < numElem; ++v) {
2711         unsigned Idx = v;
2712         // If the low vector was expanded, we need to skip the extra
2713         // undefined entries.
2714         if (v >= numElemL && numElemH > numElemL)
2715           Idx += (numElemH - numElemL);
2716         Mask[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), Idx);
2717       }
2718
2719       Instruction *BV = new ShuffleVectorInst(LOp, HOp,
2720                           ConstantVector::get(Mask),
2721                           getReplacementName(IBeforeJ ? I : J, true, o));
2722       BV->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2723       return BV;
2724     }
2725
2726     Instruction *BV1 = InsertElementInst::Create(
2727                                           UndefValue::get(VArgType), LOp, CV0,
2728                                           getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2729                                                              true, o, 1));
2730     BV1->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2731     Instruction *BV2 = InsertElementInst::Create(BV1, HOp, CV1,
2732                                           getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2733                                                              true, o, 2));
2734     BV2->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2735     return BV2;
2736   }
2737
2738   // This function creates an array of values that will be used as the inputs
2739   // to the vector instruction that fuses I with J.
2740   void BBVectorize::getReplacementInputsForPair(LLVMContext& Context,
2741                      Instruction *I, Instruction *J,
2742                      SmallVectorImpl<Value *> &ReplacedOperands,
2743                      bool IBeforeJ) {
2744     unsigned NumOperands = I->getNumOperands();
2745
2746     for (unsigned p = 0, o = NumOperands-1; p < NumOperands; ++p, --o) {
2747       // Iterate backward so that we look at the store pointer
2748       // first and know whether or not we need to flip the inputs.
2749
2750       if (isa<LoadInst>(I) || (o == 1 && isa<StoreInst>(I))) {
2751         // This is the pointer for a load/store instruction.
2752         ReplacedOperands[o] = getReplacementPointerInput(Context, I, J, o);
2753         continue;
2754       } else if (isa<CallInst>(I)) {
2755         Function *F = cast<CallInst>(I)->getCalledFunction();
2756         Intrinsic::ID IID = (Intrinsic::ID) F->getIntrinsicID();
2757         if (o == NumOperands-1) {
2758           BasicBlock &BB = *I->getParent();
2759
2760           Module *M = BB.getParent()->getParent();
2761           Type *ArgTypeI = I->getType();
2762           Type *ArgTypeJ = J->getType();
2763           Type *VArgType = getVecTypeForPair(ArgTypeI, ArgTypeJ);
2764
2765           ReplacedOperands[o] = Intrinsic::getDeclaration(M, IID, VArgType);
2766           continue;
2767         } else if (IID == Intrinsic::powi && o == 1) {
2768           // The second argument of powi is a single integer and we've already
2769           // checked that both arguments are equal. As a result, we just keep
2770           // I's second argument.
2771           ReplacedOperands[o] = I->getOperand(o);
2772           continue;
2773         }
2774       } else if (isa<ShuffleVectorInst>(I) && o == NumOperands-1) {
2775         ReplacedOperands[o] = getReplacementShuffleMask(Context, I, J);
2776         continue;
2777       }
2778
2779       ReplacedOperands[o] = getReplacementInput(Context, I, J, o, IBeforeJ);
2780     }
2781   }
2782
2783   // This function creates two values that represent the outputs of the
2784   // original I and J instructions. These are generally vector shuffles
2785   // or extracts. In many cases, these will end up being unused and, thus,
2786   // eliminated by later passes.
2787   void BBVectorize::replaceOutputsOfPair(LLVMContext& Context, Instruction *I,
2788                      Instruction *J, Instruction *K,
2789                      Instruction *&InsertionPt,
2790                      Instruction *&K1, Instruction *&K2) {
2791     if (isa<StoreInst>(I)) {
2792       AA->replaceWithNewValue(I, K);
2793       AA->replaceWithNewValue(J, K);
2794     } else {
2795       Type *IType = I->getType();
2796       Type *JType = J->getType();
2797
2798       VectorType *VType = getVecTypeForPair(IType, JType);
2799       unsigned numElem = VType->getNumElements();
2800
2801       unsigned numElemI = getNumScalarElements(IType);
2802       unsigned numElemJ = getNumScalarElements(JType);
2803
2804       if (IType->isVectorTy()) {
2805         std::vector<Constant*> Mask1(numElemI), Mask2(numElemI);
2806         for (unsigned v = 0; v < numElemI; ++v) {
2807           Mask1[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), v);
2808           Mask2[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), numElemJ+v);
2809         }
2810
2811         K1 = new ShuffleVectorInst(K, UndefValue::get(VType),
2812                                    ConstantVector::get( Mask1),
2813                                    getReplacementName(K, false, 1));
2814       } else {
2815         Value *CV0 = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), 0);
2816         K1 = ExtractElementInst::Create(K, CV0,
2817                                           getReplacementName(K, false, 1));
2818       }
2819
2820       if (JType->isVectorTy()) {
2821         std::vector<Constant*> Mask1(numElemJ), Mask2(numElemJ);
2822         for (unsigned v = 0; v < numElemJ; ++v) {
2823           Mask1[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), v);
2824           Mask2[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), numElemI+v);
2825         }
2826
2827         K2 = new ShuffleVectorInst(K, UndefValue::get(VType),
2828                                    ConstantVector::get( Mask2),
2829                                    getReplacementName(K, false, 2));
2830       } else {
2831         Value *CV1 = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), numElem-1);
2832         K2 = ExtractElementInst::Create(K, CV1,
2833                                           getReplacementName(K, false, 2));
2834       }
2835
2836       K1->insertAfter(K);
2837       K2->insertAfter(K1);
2838       InsertionPt = K2;
2839     }
2840   }
2841
2842   // Move all uses of the function I (including pairing-induced uses) after J.
2843   bool BBVectorize::canMoveUsesOfIAfterJ(BasicBlock &BB,
2844                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs,
2845                      Instruction *I, Instruction *J) {
2846     // Skip to the first instruction past I.
2847     BasicBlock::iterator L = std::next(BasicBlock::iterator(I));
2848
2849     DenseSet<Value *> Users;
2850     AliasSetTracker WriteSet(*AA);
2851     if (I->mayWriteToMemory()) WriteSet.add(I);
2852
2853     for (; cast<Instruction>(L) != J; ++L)
2854       (void) trackUsesOfI(Users, WriteSet, I, L, true, &LoadMoveSetPairs);
2855
2856     assert(cast<Instruction>(L) == J &&
2857       "Tracking has not proceeded far enough to check for dependencies");
2858     // If J is now in the use set of I, then trackUsesOfI will return true
2859     // and we have a dependency cycle (and the fusing operation must abort).
2860     return !trackUsesOfI(Users, WriteSet, I, J, true, &LoadMoveSetPairs);
2861   }
2862
2863   // Move all uses of the function I (including pairing-induced uses) after J.
2864   void BBVectorize::moveUsesOfIAfterJ(BasicBlock &BB,
2865                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs,
2866                      Instruction *&InsertionPt,
2867                      Instruction *I, Instruction *J) {
2868     // Skip to the first instruction past I.
2869     BasicBlock::iterator L = std::next(BasicBlock::iterator(I));
2870
2871     DenseSet<Value *> Users;
2872     AliasSetTracker WriteSet(*AA);
2873     if (I->mayWriteToMemory()) WriteSet.add(I);
2874
2875     for (; cast<Instruction>(L) != J;) {
2876       if (trackUsesOfI(Users, WriteSet, I, L, true, &LoadMoveSetPairs)) {
2877         // Move this instruction
2878         Instruction *InstToMove = L; ++L;
2879
2880         DEBUG(dbgs() << "BBV: moving: " << *InstToMove <<
2881                         " to after " << *InsertionPt << "\n");
2882         InstToMove->removeFromParent();
2883         InstToMove->insertAfter(InsertionPt);
2884         InsertionPt = InstToMove;
2885       } else {
2886         ++L;
2887       }
2888     }
2889   }
2890
2891   // Collect all load instruction that are in the move set of a given first
2892   // pair member.  These loads depend on the first instruction, I, and so need
2893   // to be moved after J (the second instruction) when the pair is fused.
2894   void BBVectorize::collectPairLoadMoveSet(BasicBlock &BB,
2895                      DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
2896                      DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &LoadMoveSet,
2897                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs,
2898                      Instruction *I) {
2899     // Skip to the first instruction past I.
2900     BasicBlock::iterator L = std::next(BasicBlock::iterator(I));
2901
2902     DenseSet<Value *> Users;
2903     AliasSetTracker WriteSet(*AA);
2904     if (I->mayWriteToMemory()) WriteSet.add(I);
2905
2906     // Note: We cannot end the loop when we reach J because J could be moved
2907     // farther down the use chain by another instruction pairing. Also, J
2908     // could be before I if this is an inverted input.
2909     for (BasicBlock::iterator E = BB.end(); cast<Instruction>(L) != E; ++L) {
2910       if (trackUsesOfI(Users, WriteSet, I, L)) {
2911         if (L->mayReadFromMemory()) {
2912           LoadMoveSet[L].push_back(I);
2913           LoadMoveSetPairs.insert(ValuePair(L, I));
2914         }
2915       }
2916     }
2917   }
2918
2919   // In cases where both load/stores and the computation of their pointers
2920   // are chosen for vectorization, we can end up in a situation where the
2921   // aliasing analysis starts returning different query results as the
2922   // process of fusing instruction pairs continues. Because the algorithm
2923   // relies on finding the same use dags here as were found earlier, we'll
2924   // need to precompute the necessary aliasing information here and then
2925   // manually update it during the fusion process.
2926   void BBVectorize::collectLoadMoveSet(BasicBlock &BB,
2927                      std::vector<Value *> &PairableInsts,
2928                      DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
2929                      DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &LoadMoveSet,
2930                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs) {
2931     for (std::vector<Value *>::iterator PI = PairableInsts.begin(),
2932          PIE = PairableInsts.end(); PI != PIE; ++PI) {
2933       DenseMap<Value *, Value *>::iterator P = ChosenPairs.find(*PI);
2934       if (P == ChosenPairs.end()) continue;
2935
2936       Instruction *I = cast<Instruction>(P->first);
2937       collectPairLoadMoveSet(BB, ChosenPairs, LoadMoveSet,
2938                              LoadMoveSetPairs, I);
2939     }
2940   }
2941
2942   // When the first instruction in each pair is cloned, it will inherit its
2943   // parent's metadata. This metadata must be combined with that of the other
2944   // instruction in a safe way.
2945   void BBVectorize::combineMetadata(Instruction *K, const Instruction *J) {
2946     SmallVector<std::pair<unsigned, MDNode*>, 4> Metadata;
2947     K->getAllMetadataOtherThanDebugLoc(Metadata);
2948     for (unsigned i = 0, n = Metadata.size(); i < n; ++i) {
2949       unsigned Kind = Metadata[i].first;
2950       MDNode *JMD = J->getMetadata(Kind);
2951       MDNode *KMD = Metadata[i].second;
2952
2953       switch (Kind) {
2954       default:
2955         K->setMetadata(Kind, 0); // Remove unknown metadata
2956         break;
2957       case LLVMContext::MD_tbaa:
2958         K->setMetadata(Kind, MDNode::getMostGenericTBAA(JMD, KMD));
2959         break;
2960       case LLVMContext::MD_fpmath:
2961         K->setMetadata(Kind, MDNode::getMostGenericFPMath(JMD, KMD));
2962         break;
2963       }
2964     }
2965   }
2966
2967   // This function fuses the chosen instruction pairs into vector instructions,
2968   // taking care preserve any needed scalar outputs and, then, it reorders the
2969   // remaining instructions as needed (users of the first member of the pair
2970   // need to be moved to after the location of the second member of the pair
2971   // because the vector instruction is inserted in the location of the pair's
2972   // second member).
2973   void BBVectorize::fuseChosenPairs(BasicBlock &BB,
2974              std::vector<Value *> &PairableInsts,
2975              DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
2976              DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
2977              DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
2978              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
2979              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairDeps) {
2980     LLVMContext& Context = BB.getContext();
2981
2982     // During the vectorization process, the order of the pairs to be fused
2983     // could be flipped. So we'll add each pair, flipped, into the ChosenPairs
2984     // list. After a pair is fused, the flipped pair is removed from the list.
2985     DenseSet<ValuePair> FlippedPairs;
2986     for (DenseMap<Value *, Value *>::iterator P = ChosenPairs.begin(),
2987          E = ChosenPairs.end(); P != E; ++P)
2988       FlippedPairs.insert(ValuePair(P->second, P->first));
2989     for (DenseSet<ValuePair>::iterator P = FlippedPairs.begin(),
2990          E = FlippedPairs.end(); P != E; ++P)
2991       ChosenPairs.insert(*P);
2992
2993     DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > LoadMoveSet;
2994     DenseSet<ValuePair> LoadMoveSetPairs;
2995     collectLoadMoveSet(BB, PairableInsts, ChosenPairs,
2996                        LoadMoveSet, LoadMoveSetPairs);
2997
2998     DEBUG(dbgs() << "BBV: initial: \n" << BB << "\n");
2999
3000     for (BasicBlock::iterator PI = BB.getFirstInsertionPt(); PI != BB.end();) {
3001       DenseMap<Value *, Value *>::iterator P = ChosenPairs.find(PI);
3002       if (P == ChosenPairs.end()) {
3003         ++PI;
3004         continue;
3005       }
3006
3007       if (getDepthFactor(P->first) == 0) {
3008         // These instructions are not really fused, but are tracked as though
3009         // they are. Any case in which it would be interesting to fuse them
3010         // will be taken care of by InstCombine.
3011         --NumFusedOps;
3012         ++PI;
3013         continue;
3014       }
3015
3016       Instruction *I = cast<Instruction>(P->first),
3017         *J = cast<Instruction>(P->second);
3018
3019       DEBUG(dbgs() << "BBV: fusing: " << *I <<
3020              " <-> " << *J << "\n");
3021
3022       // Remove the pair and flipped pair from the list.
3023       DenseMap<Value *, Value *>::iterator FP = ChosenPairs.find(P->second);
3024       assert(FP != ChosenPairs.end() && "Flipped pair not found in list");
3025       ChosenPairs.erase(FP);
3026       ChosenPairs.erase(P);
3027
3028       if (!canMoveUsesOfIAfterJ(BB, LoadMoveSetPairs, I, J)) {
3029         DEBUG(dbgs() << "BBV: fusion of: " << *I <<
3030                " <-> " << *J <<
3031                " aborted because of non-trivial dependency cycle\n");
3032         --NumFusedOps;
3033         ++PI;
3034         continue;
3035       }
3036
3037       // If the pair must have the other order, then flip it.
3038       bool FlipPairOrder = FixedOrderPairs.count(ValuePair(J, I));
3039       if (!FlipPairOrder && !FixedOrderPairs.count(ValuePair(I, J))) {
3040         // This pair does not have a fixed order, and so we might want to
3041         // flip it if that will yield fewer shuffles. We count the number
3042         // of dependencies connected via swaps, and those directly connected,
3043         // and flip the order if the number of swaps is greater.
3044         bool OrigOrder = true;
3045         DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator IJ =
3046           ConnectedPairDeps.find(ValuePair(I, J));
3047         if (IJ == ConnectedPairDeps.end()) {
3048           IJ = ConnectedPairDeps.find(ValuePair(J, I));
3049           OrigOrder = false;
3050         }
3051
3052         if (IJ != ConnectedPairDeps.end()) {
3053           unsigned NumDepsDirect = 0, NumDepsSwap = 0;
3054           for (std::vector<ValuePair>::iterator T = IJ->second.begin(),
3055                TE = IJ->second.end(); T != TE; ++T) {
3056             VPPair Q(IJ->first, *T);
3057             DenseMap<VPPair, unsigned>::iterator R =
3058               PairConnectionTypes.find(VPPair(Q.second, Q.first));
3059             assert(R != PairConnectionTypes.end() &&
3060                    "Cannot find pair connection type");
3061             if (R->second == PairConnectionDirect)
3062               ++NumDepsDirect;
3063             else if (R->second == PairConnectionSwap)
3064               ++NumDepsSwap;
3065           }
3066
3067           if (!OrigOrder)
3068             std::swap(NumDepsDirect, NumDepsSwap);
3069
3070           if (NumDepsSwap > NumDepsDirect) {
3071             FlipPairOrder = true;
3072             DEBUG(dbgs() << "BBV: reordering pair: " << *I <<
3073                             " <-> " << *J << "\n");
3074           }
3075         }
3076       }
3077
3078       Instruction *L = I, *H = J;
3079       if (FlipPairOrder)
3080         std::swap(H, L);
3081
3082       // If the pair being fused uses the opposite order from that in the pair
3083       // connection map, then we need to flip the types.
3084       DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator HL =
3085         ConnectedPairs.find(ValuePair(H, L));
3086       if (HL != ConnectedPairs.end())
3087         for (std::vector<ValuePair>::iterator T = HL->second.begin(),
3088              TE = HL->second.end(); T != TE; ++T) {
3089           VPPair Q(HL->first, *T);
3090           DenseMap<VPPair, unsigned>::iterator R = PairConnectionTypes.find(Q);
3091           assert(R != PairConnectionTypes.end() &&
3092                  "Cannot find pair connection type");
3093           if (R->second == PairConnectionDirect)
3094             R->second = PairConnectionSwap;
3095           else if (R->second == PairConnectionSwap)
3096             R->second = PairConnectionDirect;
3097         }
3098
3099       bool LBeforeH = !FlipPairOrder;
3100       unsigned NumOperands = I->getNumOperands();
3101       SmallVector<Value *, 3> ReplacedOperands(NumOperands);
3102       getReplacementInputsForPair(Context, L, H, ReplacedOperands,
3103                                   LBeforeH);
3104
3105       // Make a copy of the original operation, change its type to the vector
3106       // type and replace its operands with the vector operands.
3107       Instruction *K = L->clone();
3108       if (L->hasName())
3109         K->takeName(L);
3110       else if (H->hasName())
3111         K->takeName(H);
3112
3113       if (!isa<StoreInst>(K))
3114         K->mutateType(getVecTypeForPair(L->getType(), H->getType()));
3115
3116       combineMetadata(K, H);
3117       K->intersectOptionalDataWith(H);
3118
3119       for (unsigned o = 0; o < NumOperands; ++o)
3120         K->setOperand(o, ReplacedOperands[o]);
3121
3122       K->insertAfter(J);
3123
3124       // Instruction insertion point:
3125       Instruction *InsertionPt = K;
3126       Instruction *K1 = 0, *K2 = 0;
3127       replaceOutputsOfPair(Context, L, H, K, InsertionPt, K1, K2);
3128
3129       // The use dag of the first original instruction must be moved to after
3130       // the location of the second instruction. The entire use dag of the
3131       // first instruction is disjoint from the input dag of the second
3132       // (by definition), and so commutes with it.
3133
3134       moveUsesOfIAfterJ(BB, LoadMoveSetPairs, InsertionPt, I, J);
3135
3136       if (!isa<StoreInst>(I)) {
3137         L->replaceAllUsesWith(K1);
3138         H->replaceAllUsesWith(K2);
3139         AA->replaceWithNewValue(L, K1);
3140         AA->replaceWithNewValue(H, K2);
3141       }
3142
3143       // Instructions that may read from memory may be in the load move set.
3144       // Once an instruction is fused, we no longer need its move set, and so
3145       // the values of the map never need to be updated. However, when a load
3146       // is fused, we need to merge the entries from both instructions in the
3147       // pair in case those instructions were in the move set of some other
3148       // yet-to-be-fused pair. The loads in question are the keys of the map.
3149       if (I->mayReadFromMemory()) {
3150         std::vector<ValuePair> NewSetMembers;
3151         DenseMap<Value *, std::vector<Value *> >::iterator II =
3152           LoadMoveSet.find(I);
3153         if (II != LoadMoveSet.end())
3154           for (std::vector<Value *>::iterator N = II->second.begin(),
3155                NE = II->second.end(); N != NE; ++N)
3156             NewSetMembers.push_back(ValuePair(K, *N));
3157         DenseMap<Value *, std::vector<Value *> >::iterator JJ =
3158           LoadMoveSet.find(J);
3159         if (JJ != LoadMoveSet.end())
3160           for (std::vector<Value *>::iterator N = JJ->second.begin(),
3161                NE = JJ->second.end(); N != NE; ++N)
3162             NewSetMembers.push_back(ValuePair(K, *N));
3163         for (std::vector<ValuePair>::iterator A = NewSetMembers.begin(),
3164              AE = NewSetMembers.end(); A != AE; ++A) {
3165           LoadMoveSet[A->first].push_back(A->second);
3166           LoadMoveSetPairs.insert(*A);
3167         }
3168       }
3169
3170       // Before removing I, set the iterator to the next instruction.
3171       PI = std::next(BasicBlock::iterator(I));
3172       if (cast<Instruction>(PI) == J)
3173         ++PI;
3174
3175       SE->forgetValue(I);
3176       SE->forgetValue(J);
3177       I->eraseFromParent();
3178       J->eraseFromParent();
3179
3180       DEBUG(if (PrintAfterEveryPair) dbgs() << "BBV: block is now: \n" <<
3181                                                BB << "\n");
3182     }
3183
3184     DEBUG(dbgs() << "BBV: final: \n" << BB << "\n");
3185   }
3186 }
3187
3188 char BBVectorize::ID = 0;
3189 static const char bb_vectorize_name[] = "Basic-Block Vectorization";
3190 INITIALIZE_PASS_BEGIN(BBVectorize, BBV_NAME, bb_vectorize_name, false, false)
3191 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
3192 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(TargetTransformInfo)
3193 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
3194 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ScalarEvolution)
3195 INITIALIZE_PASS_END(BBVectorize, BBV_NAME, bb_vectorize_name, false, false)
3196
3197 BasicBlockPass *llvm::createBBVectorizePass(const VectorizeConfig &C) {
3198   return new BBVectorize(C);
3199 }
3200
3201 bool
3202 llvm::vectorizeBasicBlock(Pass *P, BasicBlock &BB, const VectorizeConfig &C) {
3203   BBVectorize BBVectorizer(P, C);
3204   return BBVectorizer.vectorizeBB(BB);
3205 }
3206
3207 //===----------------------------------------------------------------------===//
3208 VectorizeConfig::VectorizeConfig() {
3209   VectorBits = ::VectorBits;
3210   VectorizeBools = !::NoBools;
3211   VectorizeInts = !::NoInts;
3212   VectorizeFloats = !::NoFloats;
3213   VectorizePointers = !::NoPointers;
3214   VectorizeCasts = !::NoCasts;
3215   VectorizeMath = !::NoMath;
3216   VectorizeFMA = !::NoFMA;
3217   VectorizeSelect = !::NoSelect;
3218   VectorizeCmp = !::NoCmp;
3219   VectorizeGEP = !::NoGEP;
3220   VectorizeMemOps = !::NoMemOps;
3221   AlignedOnly = ::AlignedOnly;
3222   ReqChainDepth= ::ReqChainDepth;
3223   SearchLimit = ::SearchLimit;
3224   MaxCandPairsForCycleCheck = ::MaxCandPairsForCycleCheck;
3225   SplatBreaksChain = ::SplatBreaksChain;
3226   MaxInsts = ::MaxInsts;
3227   MaxPairs = ::MaxPairs;
3228   MaxIter = ::MaxIter;
3229   Pow2LenOnly = ::Pow2LenOnly;
3230   NoMemOpBoost = ::NoMemOpBoost;
3231   FastDep = ::FastDep;
3232 }