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 #include "llvm/Transforms/Vectorize.h"
  19 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  20 #include "llvm/ADT/DenseSet.h"
  21 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  22 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
  23 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  24 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  25 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
  26 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
  27 #include "llvm/Analysis/AliasSetTracker.h"
  28 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolution.h"
  29 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpressions.h"
  30 #include "llvm/Analysis/TargetLibraryInfo.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/Module.h"
  44 #include "llvm/IR/Type.h"
  45 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
  46 #include "llvm/Pass.h"
  47 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  48 #include "llvm/Support/Debug.h"
  49 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  50 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
  51 #include <algorithm>
  52 using namespace llvm;
  53
  54 #define DEBUG_TYPE BBV_NAME
  55
  56 static cl::opt<bool>
  57 IgnoreTargetInfo("bb-vectorize-ignore-target-info",  cl::init(false),
  58   cl::Hidden, cl::desc("Ignore target information"));
  59
  60 static cl::opt<unsigned>
  61 ReqChainDepth("bb-vectorize-req-chain-depth", cl::init(6), cl::Hidden,
  62   cl::desc("The required chain depth for vectorization"));
  63
  64 static cl::opt<bool>
  65 UseChainDepthWithTI("bb-vectorize-use-chain-depth",  cl::init(false),
  66   cl::Hidden, cl::desc("Use the chain depth requirement with"
  67                        " target information"));
  68
  69 static cl::opt<unsigned>
  70 SearchLimit("bb-vectorize-search-limit", cl::init(400), cl::Hidden,
  71   cl::desc("The maximum search distance for instruction pairs"));
  72
  73 static cl::opt<bool>
  74 SplatBreaksChain("bb-vectorize-splat-breaks-chain", cl::init(false), cl::Hidden,
  75   cl::desc("Replicating one element to a pair breaks the chain"));
  76
  77 static cl::opt<unsigned>
  78 VectorBits("bb-vectorize-vector-bits", cl::init(128), cl::Hidden,
  79   cl::desc("The size of the native vector registers"));
  80
  81 static cl::opt<unsigned>
  82 MaxIter("bb-vectorize-max-iter", cl::init(0), cl::Hidden,
  83   cl::desc("The maximum number of pairing iterations"));
  84
  85 static cl::opt<bool>
  86 Pow2LenOnly("bb-vectorize-pow2-len-only", cl::init(false), cl::Hidden,
  87   cl::desc("Don't try to form non-2^n-length vectors"));
  88
  89 static cl::opt<unsigned>
  90 MaxInsts("bb-vectorize-max-instr-per-group", cl::init(500), cl::Hidden,
  91   cl::desc("The maximum number of pairable instructions per group"));
  92
  93 static cl::opt<unsigned>
  94 MaxPairs("bb-vectorize-max-pairs-per-group", cl::init(3000), cl::Hidden,
  95   cl::desc("The maximum number of candidate instruction pairs per group"));
  96
  97 static cl::opt<unsigned>
  98 MaxCandPairsForCycleCheck("bb-vectorize-max-cycle-check-pairs", cl::init(200),
  99   cl::Hidden, cl::desc("The maximum number of candidate pairs with which to use"
 100                        " a full cycle check"));
 101
 102 static cl::opt<bool>
 103 NoBools("bb-vectorize-no-bools", cl::init(false), cl::Hidden,
 104   cl::desc("Don't try to vectorize boolean (i1) values"));
 105
 106 static cl::opt<bool>
 107 NoInts("bb-vectorize-no-ints", cl::init(false), cl::Hidden,
 108   cl::desc("Don't try to vectorize integer values"));
 109
 110 static cl::opt<bool>
 111 NoFloats("bb-vectorize-no-floats", cl::init(false), cl::Hidden,
 112   cl::desc("Don't try to vectorize floating-point values"));
 113
 114 // FIXME: This should default to false once pointer vector support works.
 115 static cl::opt<bool>
 116 NoPointers("bb-vectorize-no-pointers", cl::init(/*false*/ true), cl::Hidden,
 117   cl::desc("Don't try to vectorize pointer values"));
 118
 119 static cl::opt<bool>
 120 NoCasts("bb-vectorize-no-casts", cl::init(false), cl::Hidden,
 121   cl::desc("Don't try to vectorize casting (conversion) operations"));
 122
 123 static cl::opt<bool>
 124 NoMath("bb-vectorize-no-math", cl::init(false), cl::Hidden,
 125   cl::desc("Don't try to vectorize floating-point math intrinsics"));
 126
 127 static cl::opt<bool>
 128   NoBitManipulation("bb-vectorize-no-bitmanip", cl::init(false), cl::Hidden,
 129   cl::desc("Don't try to vectorize BitManipulation intrinsics"));
 130
 131 static cl::opt<bool>
 132 NoFMA("bb-vectorize-no-fma", cl::init(false), cl::Hidden,
 133   cl::desc("Don't try to vectorize the fused-multiply-add intrinsic"));
 134
 135 static cl::opt<bool>
 136 NoSelect("bb-vectorize-no-select", cl::init(false), cl::Hidden,
 137   cl::desc("Don't try to vectorize select instructions"));
 138
 139 static cl::opt<bool>
 140 NoCmp("bb-vectorize-no-cmp", cl::init(false), cl::Hidden,
 141   cl::desc("Don't try to vectorize comparison instructions"));
 142
 143 static cl::opt<bool>
 144 NoGEP("bb-vectorize-no-gep", cl::init(false), cl::Hidden,
 145   cl::desc("Don't try to vectorize getelementptr instructions"));
 146
 147 static cl::opt<bool>
 148 NoMemOps("bb-vectorize-no-mem-ops", cl::init(false), cl::Hidden,
 149   cl::desc("Don't try to vectorize loads and stores"));
 150
 151 static cl::opt<bool>
 152 AlignedOnly("bb-vectorize-aligned-only", cl::init(false), cl::Hidden,
 153   cl::desc("Only generate aligned loads and stores"));
 154
 155 static cl::opt<bool>
 156 NoMemOpBoost("bb-vectorize-no-mem-op-boost",
 157   cl::init(false), cl::Hidden,
 158   cl::desc("Don't boost the chain-depth contribution of loads and stores"));
 159
 160 static cl::opt<bool>
 161 FastDep("bb-vectorize-fast-dep", cl::init(false), cl::Hidden,
 162   cl::desc("Use a fast instruction dependency analysis"));
 163
 164 #ifndef NDEBUG
 165 static cl::opt<bool>
 166 DebugInstructionExamination("bb-vectorize-debug-instruction-examination",
 167   cl::init(false), cl::Hidden,
 168   cl::desc("When debugging is enabled, output information on the"
 169            " instruction-examination process"));
 170 static cl::opt<bool>
 171 DebugCandidateSelection("bb-vectorize-debug-candidate-selection",
 172   cl::init(false), cl::Hidden,
 173   cl::desc("When debugging is enabled, output information on the"
 174            " candidate-selection process"));
 175 static cl::opt<bool>
 176 DebugPairSelection("bb-vectorize-debug-pair-selection",
 177   cl::init(false), cl::Hidden,
 178   cl::desc("When debugging is enabled, output information on the"
 179            " pair-selection process"));
 180 static cl::opt<bool>
 181 DebugCycleCheck("bb-vectorize-debug-cycle-check",
 182   cl::init(false), cl::Hidden,
 183   cl::desc("When debugging is enabled, output information on the"
 184            " cycle-checking process"));
 185
 186 static cl::opt<bool>
 187 PrintAfterEveryPair("bb-vectorize-debug-print-after-every-pair",
 188   cl::init(false), cl::Hidden,
 189   cl::desc("When debugging is enabled, dump the basic block after"
 190            " every pair is fused"));
 191 #endif
 192
 193 STATISTIC(NumFusedOps, "Number of operations fused by bb-vectorize");
 194
 195 namespace {
 196   struct BBVectorize : public BasicBlockPass {
 197     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
 198
 199     const VectorizeConfig Config;
 200
 201     BBVectorize(const VectorizeConfig &C = VectorizeConfig())
 202       : BasicBlockPass(ID), Config(C) {
 203       initializeBBVectorizePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
 204     }
 205
 206     BBVectorize(Pass *P, Function &F, const VectorizeConfig &C)
 207       : BasicBlockPass(ID), Config(C) {
 208       AA = &P->getAnalysis<AliasAnalysis>();
 209       DT = &P->getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
 210       SE = &P->getAnalysis<ScalarEvolutionWrapperPass>().getSE();
 211       TLI = &P->getAnalysis<TargetLibraryInfoWrapperPass>().getTLI();
 212       TTI = IgnoreTargetInfo
 213                 ? nullptr
 214                 : &P->getAnalysis<TargetTransformInfoWrapperPass>().getTTI(F);
 215     }
 216
 217     typedef std::pair<Value *, Value *> ValuePair;
 218     typedef std::pair<ValuePair, int> ValuePairWithCost;
 219     typedef std::pair<ValuePair, size_t> ValuePairWithDepth;
 220     typedef std::pair<ValuePair, ValuePair> VPPair; // A ValuePair pair
 221     typedef std::pair<VPPair, unsigned> VPPairWithType;
 222
 223     AliasAnalysis *AA;
 224     DominatorTree *DT;
 225     ScalarEvolution *SE;
 226     const TargetLibraryInfo *TLI;
 227     const TargetTransformInfo *TTI;
 228
 229     // FIXME: const correct?
 230
 231     bool vectorizePairs(BasicBlock &BB, bool NonPow2Len = false);
 232
 233     bool getCandidatePairs(BasicBlock &BB,
 234                        BasicBlock::iterator &Start,
 235                        DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 236                        DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
 237                        DenseMap<ValuePair, int> &CandidatePairCostSavings,
 238                        std::vector<Value *> &PairableInsts, bool NonPow2Len);
 239
 240     // FIXME: The current implementation does not account for pairs that
 241     // are connected in multiple ways. For example:
 242     //   C1 = A1 / A2; C2 = A2 / A1 (which may be both direct and a swap)
 243     enum PairConnectionType {
 244       PairConnectionDirect,
 245       PairConnectionSwap,
 246       PairConnectionSplat
 247     };
 248
 249     void computeConnectedPairs(
 250              DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 251              DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
 252              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 253              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 254              DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes);
 255
 256     void buildDepMap(BasicBlock &BB,
 257              DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 258              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 259              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers);
 260
 261     void choosePairs(DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 262              DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
 263              DenseMap<ValuePair, int> &CandidatePairCostSavings,
 264              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 265              DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
 266              DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
 267              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 268              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairDeps,
 269              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
 270              DenseMap<Value *, Value *>& ChosenPairs);
 271
 272     void fuseChosenPairs(BasicBlock &BB,
 273              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 274              DenseMap<Value *, Value *>& ChosenPairs,
 275              DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
 276              DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
 277              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 278              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairDeps);
 279
 280
 281     bool isInstVectorizable(Instruction *I, bool &IsSimpleLoadStore);
 282
 283     bool areInstsCompatible(Instruction *I, Instruction *J,
 284                        bool IsSimpleLoadStore, bool NonPow2Len,
 285                        int &CostSavings, int &FixedOrder);
 286
 287     bool trackUsesOfI(DenseSet<Value *> &Users,
 288                       AliasSetTracker &WriteSet, Instruction *I,
 289                       Instruction *J, bool UpdateUsers = true,
 290                       DenseSet<ValuePair> *LoadMoveSetPairs = nullptr);
 291
 292   void computePairsConnectedTo(
 293              DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 294              DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
 295              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 296              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 297              DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
 298              ValuePair P);
 299
 300     bool pairsConflict(ValuePair P, ValuePair Q,
 301              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
 302              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >
 303                *PairableInstUserMap = nullptr,
 304              DenseSet<VPPair> *PairableInstUserPairSet = nullptr);
 305
 306     bool pairWillFormCycle(ValuePair P,
 307              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &PairableInstUsers,
 308              DenseSet<ValuePair> &CurrentPairs);
 309
 310     void pruneDAGFor(
 311              DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 312              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 313              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 314              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
 315              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &PairableInstUserMap,
 316              DenseSet<VPPair> &PairableInstUserPairSet,
 317              DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
 318              DenseMap<ValuePair, size_t> &DAG,
 319              DenseSet<ValuePair> &PrunedDAG, ValuePair J,
 320              bool UseCycleCheck);
 321
 322     void buildInitialDAGFor(
 323              DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 324              DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
 325              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 326              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 327              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
 328              DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
 329              DenseMap<ValuePair, size_t> &DAG, ValuePair J);
 330
 331     void findBestDAGFor(
 332              DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 333              DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
 334              DenseMap<ValuePair, int> &CandidatePairCostSavings,
 335              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 336              DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
 337              DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
 338              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 339              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairDeps,
 340              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
 341              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &PairableInstUserMap,
 342              DenseSet<VPPair> &PairableInstUserPairSet,
 343              DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
 344              DenseSet<ValuePair> &BestDAG, size_t &BestMaxDepth,
 345              int &BestEffSize, Value *II, std::vector<Value *>&JJ,
 346              bool UseCycleCheck);
 347
 348     Value *getReplacementPointerInput(LLVMContext& Context, Instruction *I,
 349                      Instruction *J, unsigned o);
 350
 351     void fillNewShuffleMask(LLVMContext& Context, Instruction *J,
 352                      unsigned MaskOffset, unsigned NumInElem,
 353                      unsigned NumInElem1, unsigned IdxOffset,
 354                      std::vector<Constant*> &Mask);
 355
 356     Value *getReplacementShuffleMask(LLVMContext& Context, Instruction *I,
 357                      Instruction *J);
 358
 359     bool expandIEChain(LLVMContext& Context, Instruction *I, Instruction *J,
 360                        unsigned o, Value *&LOp, unsigned numElemL,
 361                        Type *ArgTypeL, Type *ArgTypeR, bool IBeforeJ,
 362                        unsigned IdxOff = 0);
 363
 364     Value *getReplacementInput(LLVMContext& Context, Instruction *I,
 365                      Instruction *J, unsigned o, bool IBeforeJ);
 366
 367     void getReplacementInputsForPair(LLVMContext& Context, Instruction *I,
 368                      Instruction *J, SmallVectorImpl<Value *> &ReplacedOperands,
 369                      bool IBeforeJ);
 370
 371     void replaceOutputsOfPair(LLVMContext& Context, Instruction *I,
 372                      Instruction *J, Instruction *K,
 373                      Instruction *&InsertionPt, Instruction *&K1,
 374                      Instruction *&K2);
 375
 376     void collectPairLoadMoveSet(BasicBlock &BB,
 377                      DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
 378                      DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &LoadMoveSet,
 379                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs,
 380                      Instruction *I);
 381
 382     void collectLoadMoveSet(BasicBlock &BB,
 383                      std::vector<Value *> &PairableInsts,
 384                      DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
 385                      DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &LoadMoveSet,
 386                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs);
 387
 388     bool canMoveUsesOfIAfterJ(BasicBlock &BB,
 389                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs,
 390                      Instruction *I, Instruction *J);
 391
 392     void moveUsesOfIAfterJ(BasicBlock &BB,
 393                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs,
 394                      Instruction *&InsertionPt,
 395                      Instruction *I, Instruction *J);
 396
 397     bool vectorizeBB(BasicBlock &BB) {
 398       if (skipOptnoneFunction(BB))
 399         return false;
 400       if (!DT->isReachableFromEntry(&BB)) {
 401         DEBUG(dbgs() << "BBV: skipping unreachable " << BB.getName() <<
 402               " in " << BB.getParent()->getName() << "\n");
 403         return false;
 404       }
 405
 406       DEBUG(if (TTI) dbgs() << "BBV: using target information\n");
 407
 408       bool changed = false;
 409       // Iterate a sufficient number of times to merge types of size 1 bit,
 410       // then 2 bits, then 4, etc. up to half of the target vector width of the
 411       // target vector register.
 412       unsigned n = 1;
 413       for (unsigned v = 2;
 414            (TTI || v <= Config.VectorBits) &&
 415            (!Config.MaxIter || n <= Config.MaxIter);
 416            v *= 2, ++n) {
 417         DEBUG(dbgs() << "BBV: fusing loop #" << n <<
 418               " for " << BB.getName() << " in " <<
 419               BB.getParent()->getName() << "...\n");
 420         if (vectorizePairs(BB))
 421           changed = true;
 422         else
 423           break;
 424       }
 425
 426       if (changed && !Pow2LenOnly) {
 427         ++n;
 428         for (; !Config.MaxIter || n <= Config.MaxIter; ++n) {
 429           DEBUG(dbgs() << "BBV: fusing for non-2^n-length vectors loop #: " <<
 430                 n << " for " << BB.getName() << " in " <<
 431                 BB.getParent()->getName() << "...\n");
 432           if (!vectorizePairs(BB, true)) break;
 433         }
 434       }
 435
 436       DEBUG(dbgs() << "BBV: done!\n");
 437       return changed;
 438     }
 439
 440     bool runOnBasicBlock(BasicBlock &BB) override {
 441       // OptimizeNone check deferred to vectorizeBB().
 442
 443       AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
 444       DT = &getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
 445       SE = &getAnalysis<ScalarEvolutionWrapperPass>().getSE();
 446       TLI = &getAnalysis<TargetLibraryInfoWrapperPass>().getTLI();
 447       TTI = IgnoreTargetInfo
 448                 ? nullptr
 449                 : &getAnalysis<TargetTransformInfoWrapperPass>().getTTI(
 450                       *BB.getParent());
 451
 452       return vectorizeBB(BB);
 453     }
 454
 455     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
 456       BasicBlockPass::getAnalysisUsage(AU);
 457       AU.addRequired<AliasAnalysis>();
 458       AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
 459       AU.addRequired<ScalarEvolutionWrapperPass>();
 460       AU.addRequired<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
 461       AU.addRequired<TargetTransformInfoWrapperPass>();
 462       AU.addPreserved<AliasAnalysis>();
 463       AU.addPreserved<DominatorTreeWrapperPass>();
 464       AU.addPreserved<ScalarEvolutionWrapperPass>();
 465       AU.setPreservesCFG();
 466     }
 467
 468     static inline VectorType *getVecTypeForPair(Type *ElemTy, Type *Elem2Ty) {
 469       assert(ElemTy->getScalarType() == Elem2Ty->getScalarType() &&
 470              "Cannot form vector from incompatible scalar types");
 471       Type *STy = ElemTy->getScalarType();
 472
 473       unsigned numElem;
 474       if (VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(ElemTy)) {
 475         numElem = VTy->getNumElements();
 476       } else {
 477         numElem = 1;
 478       }
 479
 480       if (VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(Elem2Ty)) {
 481         numElem += VTy->getNumElements();
 482       } else {
 483         numElem += 1;
 484       }
 485
 486       return VectorType::get(STy, numElem);
 487     }
 488
 489     static inline void getInstructionTypes(Instruction *I,
 490                                            Type *&T1, Type *&T2) {
 491       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
 492         // For stores, it is the value type, not the pointer type that matters
 493         // because the value is what will come from a vector register.
 494
 495         Value *IVal = SI->getValueOperand();
 496         T1 = IVal->getType();
 497       } else {
 498         T1 = I->getType();
 499       }
 500
 501       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I))
 502         T2 = CI->getSrcTy();
 503       else
 504         T2 = T1;
 505
 506       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(I)) {
 507         T2 = SI->getCondition()->getType();
 508       } else if (ShuffleVectorInst *SI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
 509         T2 = SI->getOperand(0)->getType();
 510       } else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I)) {
 511         T2 = CI->getOperand(0)->getType();
 512       }
 513     }
 514
 515     // Returns the weight associated with the provided value. A chain of
 516     // candidate pairs has a length given by the sum of the weights of its
 517     // members (one weight per pair; the weight of each member of the pair
 518     // is assumed to be the same). This length is then compared to the
 519     // chain-length threshold to determine if a given chain is significant
 520     // enough to be vectorized. The length is also used in comparing
 521     // candidate chains where longer chains are considered to be better.
 522     // Note: when this function returns 0, the resulting instructions are
 523     // not actually fused.
 524     inline size_t getDepthFactor(Value *V) {
 525       // InsertElement and ExtractElement have a depth factor of zero. This is
 526       // for two reasons: First, they cannot be usefully fused. Second, because
 527       // the pass generates a lot of these, they can confuse the simple metric
 528       // used to compare the dags in the next iteration. Thus, giving them a
 529       // weight of zero allows the pass to essentially ignore them in
 530       // subsequent iterations when looking for vectorization opportunities
 531       // while still tracking dependency chains that flow through those
 532       // instructions.
 533       if (isa<InsertElementInst>(V) || isa<ExtractElementInst>(V))
 534         return 0;
 535
 536       // Give a load or store half of the required depth so that load/store
 537       // pairs will vectorize.
 538       if (!Config.NoMemOpBoost && (isa<LoadInst>(V) || isa<StoreInst>(V)))
 539         return Config.ReqChainDepth/2;
 540
 541       return 1;
 542     }
 543
 544     // Returns the cost of the provided instruction using TTI.
 545     // This does not handle loads and stores.
 546     unsigned getInstrCost(unsigned Opcode, Type *T1, Type *T2,
 547                           TargetTransformInfo::OperandValueKind Op1VK =
 548                               TargetTransformInfo::OK_AnyValue,
 549                           TargetTransformInfo::OperandValueKind Op2VK =
 550                               TargetTransformInfo::OK_AnyValue) {
 551       switch (Opcode) {
 552       default: break;
 553       case Instruction::GetElementPtr:
 554         // We mark this instruction as zero-cost because scalar GEPs are usually
 555         // lowered to the instruction addressing mode. At the moment we don't
 556         // generate vector GEPs.
 557         return 0;
 558       case Instruction::Br:
 559         return TTI->getCFInstrCost(Opcode);
 560       case Instruction::PHI:
 561         return 0;
 562       case Instruction::Add:
 563       case Instruction::FAdd:
 564       case Instruction::Sub:
 565       case Instruction::FSub:
 566       case Instruction::Mul:
 567       case Instruction::FMul:
 568       case Instruction::UDiv:
 569       case Instruction::SDiv:
 570       case Instruction::FDiv:
 571       case Instruction::URem:
 572       case Instruction::SRem:
 573       case Instruction::FRem:
 574       case Instruction::Shl:
 575       case Instruction::LShr:
 576       case Instruction::AShr:
 577       case Instruction::And:
 578       case Instruction::Or:
 579       case Instruction::Xor:
 580         return TTI->getArithmeticInstrCost(Opcode, T1, Op1VK, Op2VK);
 581       case Instruction::Select:
 582       case Instruction::ICmp:
 583       case Instruction::FCmp:
 584         return TTI->getCmpSelInstrCost(Opcode, T1, T2);
 585       case Instruction::ZExt:
 586       case Instruction::SExt:
 587       case Instruction::FPToUI:
 588       case Instruction::FPToSI:
 589       case Instruction::FPExt:
 590       case Instruction::PtrToInt:
 591       case Instruction::IntToPtr:
 592       case Instruction::SIToFP:
 593       case Instruction::UIToFP:
 594       case Instruction::Trunc:
 595       case Instruction::FPTrunc:
 596       case Instruction::BitCast:
 597       case Instruction::ShuffleVector:
 598         return TTI->getCastInstrCost(Opcode, T1, T2);
 599       }
 600
 601       return 1;
 602     }
 603
 604     // This determines the relative offset of two loads or stores, returning
 605     // true if the offset could be determined to be some constant value.
 606     // For example, if OffsetInElmts == 1, then J accesses the memory directly
 607     // after I; if OffsetInElmts == -1 then I accesses the memory
 608     // directly after J.
 609     bool getPairPtrInfo(Instruction *I, Instruction *J,
 610         Value *&IPtr, Value *&JPtr, unsigned &IAlignment, unsigned &JAlignment,
 611         unsigned &IAddressSpace, unsigned &JAddressSpace,
 612         int64_t &OffsetInElmts, bool ComputeOffset = true) {
 613       OffsetInElmts = 0;
 614       if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
 615         LoadInst *LJ = cast<LoadInst>(J);
 616         IPtr = LI->getPointerOperand();
 617         JPtr = LJ->getPointerOperand();
 618         IAlignment = LI->getAlignment();
 619         JAlignment = LJ->getAlignment();
 620         IAddressSpace = LI->getPointerAddressSpace();
 621         JAddressSpace = LJ->getPointerAddressSpace();
 622       } else {
 623         StoreInst *SI = cast<StoreInst>(I), *SJ = cast<StoreInst>(J);
 624         IPtr = SI->getPointerOperand();
 625         JPtr = SJ->getPointerOperand();
 626         IAlignment = SI->getAlignment();
 627         JAlignment = SJ->getAlignment();
 628         IAddressSpace = SI->getPointerAddressSpace();
 629         JAddressSpace = SJ->getPointerAddressSpace();
 630       }
 631
 632       if (!ComputeOffset)
 633         return true;
 634
 635       const SCEV *IPtrSCEV = SE->getSCEV(IPtr);
 636       const SCEV *JPtrSCEV = SE->getSCEV(JPtr);
 637
 638       // If this is a trivial offset, then we'll get something like
 639       // 1*sizeof(type). With target data, which we need anyway, this will get
 640       // constant folded into a number.
 641       const SCEV *OffsetSCEV = SE->getMinusSCEV(JPtrSCEV, IPtrSCEV);
 642       if (const SCEVConstant *ConstOffSCEV =
 643             dyn_cast<SCEVConstant>(OffsetSCEV)) {
 644         ConstantInt *IntOff = ConstOffSCEV->getValue();
 645         int64_t Offset = IntOff->getSExtValue();
 646         const DataLayout &DL = I->getModule()->getDataLayout();
 647         Type *VTy = IPtr->getType()->getPointerElementType();
 648         int64_t VTyTSS = (int64_t)DL.getTypeStoreSize(VTy);
 649
 650         Type *VTy2 = JPtr->getType()->getPointerElementType();
 651         if (VTy != VTy2 && Offset < 0) {
 652           int64_t VTy2TSS = (int64_t)DL.getTypeStoreSize(VTy2);
 653           OffsetInElmts = Offset/VTy2TSS;
 654           return (std::abs(Offset) % VTy2TSS) == 0;
 655         }
 656
 657         OffsetInElmts = Offset/VTyTSS;
 658         return (std::abs(Offset) % VTyTSS) == 0;
 659       }
 660
 661       return false;
 662     }
 663
 664     // Returns true if the provided CallInst represents an intrinsic that can
 665     // be vectorized.
 666     bool isVectorizableIntrinsic(CallInst* I) {
 667       Function *F = I->getCalledFunction();
 668       if (!F) return false;
 669
 670       Intrinsic::ID IID = F->getIntrinsicID();
 671       if (!IID) return false;
 672
 673       switch(IID) {
 674       default:
 675         return false;
 676       case Intrinsic::sqrt:
 677       case Intrinsic::powi:
 678       case Intrinsic::sin:
 679       case Intrinsic::cos:
 680       case Intrinsic::log:
 681       case Intrinsic::log2:
 682       case Intrinsic::log10:
 683       case Intrinsic::exp:
 684       case Intrinsic::exp2:
 685       case Intrinsic::pow:
 686       case Intrinsic::round:
 687       case Intrinsic::copysign:
 688       case Intrinsic::ceil:
 689       case Intrinsic::nearbyint:
 690       case Intrinsic::rint:
 691       case Intrinsic::trunc:
 692       case Intrinsic::floor:
 693       case Intrinsic::fabs:
 694       case Intrinsic::minnum:
 695       case Intrinsic::maxnum:
 696         return Config.VectorizeMath;
 697       case Intrinsic::bswap:
 698       case Intrinsic::ctpop:
 699       case Intrinsic::ctlz:
 700       case Intrinsic::cttz:
 701         return Config.VectorizeBitManipulations;
 702       case Intrinsic::fma:
 703       case Intrinsic::fmuladd:
 704         return Config.VectorizeFMA;
 705       }
 706     }
 707
 708     bool isPureIEChain(InsertElementInst *IE) {
 709       InsertElementInst *IENext = IE;
 710       do {
 711         if (!isa<UndefValue>(IENext->getOperand(0)) &&
 712             !isa<InsertElementInst>(IENext->getOperand(0))) {
 713           return false;
 714         }
 715       } while ((IENext =
 716                  dyn_cast<InsertElementInst>(IENext->getOperand(0))));
 717
 718       return true;
 719     }
 720   };
 721
 722   // This function implements one vectorization iteration on the provided
 723   // basic block. It returns true if the block is changed.
 724   bool BBVectorize::vectorizePairs(BasicBlock &BB, bool NonPow2Len) {
 725     bool ShouldContinue;
 726     BasicBlock::iterator Start = BB.getFirstInsertionPt();
 727
 728     std::vector<Value *> AllPairableInsts;
 729     DenseMap<Value *, Value *> AllChosenPairs;
 730     DenseSet<ValuePair> AllFixedOrderPairs;
 731     DenseMap<VPPair, unsigned> AllPairConnectionTypes;
 732     DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > AllConnectedPairs,
 733                                                  AllConnectedPairDeps;
 734
 735     do {
 736       std::vector<Value *> PairableInsts;
 737       DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > CandidatePairs;
 738       DenseSet<ValuePair> FixedOrderPairs;
 739       DenseMap<ValuePair, int> CandidatePairCostSavings;
 740       ShouldContinue = getCandidatePairs(BB, Start, CandidatePairs,
 741                                          FixedOrderPairs,
 742                                          CandidatePairCostSavings,
 743                                          PairableInsts, NonPow2Len);
 744       if (PairableInsts.empty()) continue;
 745
 746       // Build the candidate pair set for faster lookups.
 747       DenseSet<ValuePair> CandidatePairsSet;
 748       for (DenseMap<Value *, std::vector<Value *> >::iterator I =
 749            CandidatePairs.begin(), E = CandidatePairs.end(); I != E; ++I)
 750         for (std::vector<Value *>::iterator J = I->second.begin(),
 751              JE = I->second.end(); J != JE; ++J)
 752           CandidatePairsSet.insert(ValuePair(I->first, *J));
 753
 754       // Now we have a map of all of the pairable instructions and we need to
 755       // select the best possible pairing. A good pairing is one such that the
 756       // users of the pair are also paired. This defines a (directed) forest
 757       // over the pairs such that two pairs are connected iff the second pair
 758       // uses the first.
 759
 760       // Note that it only matters that both members of the second pair use some
 761       // element of the first pair (to allow for splatting).
 762
 763       DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > ConnectedPairs,
 764                                                    ConnectedPairDeps;
 765       DenseMap<VPPair, unsigned> PairConnectionTypes;
 766       computeConnectedPairs(CandidatePairs, CandidatePairsSet,
 767                             PairableInsts, ConnectedPairs, PairConnectionTypes);
 768       if (ConnectedPairs.empty()) continue;
 769
 770       for (DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator
 771            I = ConnectedPairs.begin(), IE = ConnectedPairs.end();
 772            I != IE; ++I)
 773         for (std::vector<ValuePair>::iterator J = I->second.begin(),
 774              JE = I->second.end(); J != JE; ++J)
 775           ConnectedPairDeps[*J].push_back(I->first);
 776
 777       // Build the pairable-instruction dependency map
 778       DenseSet<ValuePair> PairableInstUsers;
 779       buildDepMap(BB, CandidatePairs, PairableInsts, PairableInstUsers);
 780
 781       // There is now a graph of the connected pairs. For each variable, pick
 782       // the pairing with the largest dag meeting the depth requirement on at
 783       // least one branch. Then select all pairings that are part of that dag
 784       // and remove them from the list of available pairings and pairable
 785       // variables.
 786
 787       DenseMap<Value *, Value *> ChosenPairs;
 788       choosePairs(CandidatePairs, CandidatePairsSet,
 789         CandidatePairCostSavings,
 790         PairableInsts, FixedOrderPairs, PairConnectionTypes,
 791         ConnectedPairs, ConnectedPairDeps,
 792         PairableInstUsers, ChosenPairs);
 793
 794       if (ChosenPairs.empty()) continue;
 795       AllPairableInsts.insert(AllPairableInsts.end(), PairableInsts.begin(),
 796                               PairableInsts.end());
 797       AllChosenPairs.insert(ChosenPairs.begin(), ChosenPairs.end());
 798
 799       // Only for the chosen pairs, propagate information on fixed-order pairs,
 800       // pair connections, and their types to the data structures used by the
 801       // pair fusion procedures.
 802       for (DenseMap<Value *, Value *>::iterator I = ChosenPairs.begin(),
 803            IE = ChosenPairs.end(); I != IE; ++I) {
 804         if (FixedOrderPairs.count(*I))
 805           AllFixedOrderPairs.insert(*I);
 806         else if (FixedOrderPairs.count(ValuePair(I->second, I->first)))
 807           AllFixedOrderPairs.insert(ValuePair(I->second, I->first));
 808
 809         for (DenseMap<Value *, Value *>::iterator J = ChosenPairs.begin();
 810              J != IE; ++J) {
 811           DenseMap<VPPair, unsigned>::iterator K =
 812             PairConnectionTypes.find(VPPair(*I, *J));
 813           if (K != PairConnectionTypes.end()) {
 814             AllPairConnectionTypes.insert(*K);
 815           } else {
 816             K = PairConnectionTypes.find(VPPair(*J, *I));
 817             if (K != PairConnectionTypes.end())
 818               AllPairConnectionTypes.insert(*K);
 819           }
 820         }
 821       }
 822
 823       for (DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator
 824            I = ConnectedPairs.begin(), IE = ConnectedPairs.end();
 825            I != IE; ++I)
 826         for (std::vector<ValuePair>::iterator J = I->second.begin(),
 827           JE = I->second.end(); J != JE; ++J)
 828           if (AllPairConnectionTypes.count(VPPair(I->first, *J))) {
 829             AllConnectedPairs[I->first].push_back(*J);
 830             AllConnectedPairDeps[*J].push_back(I->first);
 831           }
 832     } while (ShouldContinue);
 833
 834     if (AllChosenPairs.empty()) return false;
 835     NumFusedOps += AllChosenPairs.size();
 836
 837     // A set of pairs has now been selected. It is now necessary to replace the
 838     // paired instructions with vector instructions. For this procedure each
 839     // operand must be replaced with a vector operand. This vector is formed
 840     // by using build_vector on the old operands. The replaced values are then
 841     // replaced with a vector_extract on the result.  Subsequent optimization
 842     // passes should coalesce the build/extract combinations.
 843
 844     fuseChosenPairs(BB, AllPairableInsts, AllChosenPairs, AllFixedOrderPairs,
 845                     AllPairConnectionTypes,
 846                     AllConnectedPairs, AllConnectedPairDeps);
 847
 848     // It is important to cleanup here so that future iterations of this
 849     // function have less work to do.
 850     (void)SimplifyInstructionsInBlock(&BB, TLI);
 851     return true;
 852   }
 853
 854   // This function returns true if the provided instruction is capable of being
 855   // fused into a vector instruction. This determination is based only on the
 856   // type and other attributes of the instruction.
 857   bool BBVectorize::isInstVectorizable(Instruction *I,
 858                                          bool &IsSimpleLoadStore) {
 859     IsSimpleLoadStore = false;
 860
 861     if (CallInst *C = dyn_cast<CallInst>(I)) {
 862       if (!isVectorizableIntrinsic(C))
 863         return false;
 864     } else if (LoadInst *L = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
 865       // Vectorize simple loads if possbile:
 866       IsSimpleLoadStore = L->isSimple();
 867       if (!IsSimpleLoadStore || !Config.VectorizeMemOps)
 868         return false;
 869     } else if (StoreInst *S = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
 870       // Vectorize simple stores if possbile:
 871       IsSimpleLoadStore = S->isSimple();
 872       if (!IsSimpleLoadStore || !Config.VectorizeMemOps)
 873         return false;
 874     } else if (CastInst *C = dyn_cast<CastInst>(I)) {
 875       // We can vectorize casts, but not casts of pointer types, etc.
 876       if (!Config.VectorizeCasts)
 877         return false;
 878
 879       Type *SrcTy = C->getSrcTy();
 880       if (!SrcTy->isSingleValueType())
 881         return false;
 882
 883       Type *DestTy = C->getDestTy();
 884       if (!DestTy->isSingleValueType())
 885         return false;
 886     } else if (isa<SelectInst>(I)) {
 887       if (!Config.VectorizeSelect)
 888         return false;
 889     } else if (isa<CmpInst>(I)) {
 890       if (!Config.VectorizeCmp)
 891         return false;
 892     } else if (GetElementPtrInst *G = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
 893       if (!Config.VectorizeGEP)
 894         return false;
 895
 896       // Currently, vector GEPs exist only with one index.
 897       if (G->getNumIndices() != 1)
 898         return false;
 899     } else if (!(I->isBinaryOp() || isa<ShuffleVectorInst>(I) ||
 900         isa<ExtractElementInst>(I) || isa<InsertElementInst>(I))) {
 901       return false;
 902     }
 903
 904     Type *T1, *T2;
 905     getInstructionTypes(I, T1, T2);
 906
 907     // Not every type can be vectorized...
 908     if (!(VectorType::isValidElementType(T1) || T1->isVectorTy()) ||
 909         !(VectorType::isValidElementType(T2) || T2->isVectorTy()))
 910       return false;
 911
 912     if (T1->getScalarSizeInBits() == 1) {
 913       if (!Config.VectorizeBools)
 914         return false;
 915     } else {
 916       if (!Config.VectorizeInts && T1->isIntOrIntVectorTy())
 917         return false;
 918     }
 919
 920     if (T2->getScalarSizeInBits() == 1) {
 921       if (!Config.VectorizeBools)
 922         return false;
 923     } else {
 924       if (!Config.VectorizeInts && T2->isIntOrIntVectorTy())
 925         return false;
 926     }
 927
 928     if (!Config.VectorizeFloats
 929         && (T1->isFPOrFPVectorTy() || T2->isFPOrFPVectorTy()))
 930       return false;
 931
 932     // Don't vectorize target-specific types.
 933     if (T1->isX86_FP80Ty() || T1->isPPC_FP128Ty() || T1->isX86_MMXTy())
 934       return false;
 935     if (T2->isX86_FP80Ty() || T2->isPPC_FP128Ty() || T2->isX86_MMXTy())
 936       return false;
 937
 938     if (!Config.VectorizePointers && (T1->getScalarType()->isPointerTy() ||
 939                                       T2->getScalarType()->isPointerTy()))
 940       return false;
 941
 942     if (!TTI && (T1->getPrimitiveSizeInBits() >= Config.VectorBits ||
 943                  T2->getPrimitiveSizeInBits() >= Config.VectorBits))
 944       return false;
 945
 946     return true;
 947   }
 948
 949   // This function returns true if the two provided instructions are compatible
 950   // (meaning that they can be fused into a vector instruction). This assumes
 951   // that I has already been determined to be vectorizable and that J is not
 952   // in the use dag of I.
 953   bool BBVectorize::areInstsCompatible(Instruction *I, Instruction *J,
 954                        bool IsSimpleLoadStore, bool NonPow2Len,
 955                        int &CostSavings, int &FixedOrder) {
 956     DEBUG(if (DebugInstructionExamination) dbgs() << "BBV: looking at " << *I <<
 957                      " <-> " << *J << "\n");
 958
 959     CostSavings = 0;
 960     FixedOrder = 0;
 961
 962     // Loads and stores can be merged if they have different alignments,
 963     // but are otherwise the same.
 964     if (!J->isSameOperationAs(I, Instruction::CompareIgnoringAlignment |
 965                       (NonPow2Len ? Instruction::CompareUsingScalarTypes : 0)))
 966       return false;
 967
 968     Type *IT1, *IT2, *JT1, *JT2;
 969     getInstructionTypes(I, IT1, IT2);
 970     getInstructionTypes(J, JT1, JT2);
 971     unsigned MaxTypeBits = std::max(
 972       IT1->getPrimitiveSizeInBits() + JT1->getPrimitiveSizeInBits(),
 973       IT2->getPrimitiveSizeInBits() + JT2->getPrimitiveSizeInBits());
 974     if (!TTI && MaxTypeBits > Config.VectorBits)
 975       return false;
 976
 977     // FIXME: handle addsub-type operations!
 978
 979     if (IsSimpleLoadStore) {
 980       Value *IPtr, *JPtr;
 981       unsigned IAlignment, JAlignment, IAddressSpace, JAddressSpace;
 982       int64_t OffsetInElmts = 0;
 983       if (getPairPtrInfo(I, J, IPtr, JPtr, IAlignment, JAlignment,
 984                          IAddressSpace, JAddressSpace, OffsetInElmts) &&
 985           std::abs(OffsetInElmts) == 1) {
 986         FixedOrder = (int) OffsetInElmts;
 987         unsigned BottomAlignment = IAlignment;
 988         if (OffsetInElmts < 0) BottomAlignment = JAlignment;
 989
 990         Type *aTypeI = isa<StoreInst>(I) ?
 991           cast<StoreInst>(I)->getValueOperand()->getType() : I->getType();
 992         Type *aTypeJ = isa<StoreInst>(J) ?
 993           cast<StoreInst>(J)->getValueOperand()->getType() : J->getType();
 994         Type *VType = getVecTypeForPair(aTypeI, aTypeJ);
 995
 996         if (Config.AlignedOnly) {
 997           // An aligned load or store is possible only if the instruction
 998           // with the lower offset has an alignment suitable for the
 999           // vector type.
1000           const DataLayout &DL = I->getModule()->getDataLayout();
1001           unsigned VecAlignment = DL.getPrefTypeAlignment(VType);
1002           if (BottomAlignment < VecAlignment)
1003             return false;
1004         }
1005
1006         if (TTI) {
1007           unsigned ICost = TTI->getMemoryOpCost(I->getOpcode(), aTypeI,
1008                                                 IAlignment, IAddressSpace);
1009           unsigned JCost = TTI->getMemoryOpCost(J->getOpcode(), aTypeJ,
1010                                                 JAlignment, JAddressSpace);
1011           unsigned VCost = TTI->getMemoryOpCost(I->getOpcode(), VType,
1012                                                 BottomAlignment,
1013                                                 IAddressSpace);
1014
1015           ICost += TTI->getAddressComputationCost(aTypeI);
1016           JCost += TTI->getAddressComputationCost(aTypeJ);
1017           VCost += TTI->getAddressComputationCost(VType);
1018
1019           if (VCost > ICost + JCost)
1020             return false;
1021
1022           // We don't want to fuse to a type that will be split, even
1023           // if the two input types will also be split and there is no other
1024           // associated cost.
1025           unsigned VParts = TTI->getNumberOfParts(VType);
1026           if (VParts > 1)
1027             return false;
1028           else if (!VParts && VCost == ICost + JCost)
1029             return false;
1030
1031           CostSavings = ICost + JCost - VCost;
1032         }
1033       } else {
1034         return false;
1035       }
1036     } else if (TTI) {
1037       unsigned ICost = getInstrCost(I->getOpcode(), IT1, IT2);
1038       unsigned JCost = getInstrCost(J->getOpcode(), JT1, JT2);
1039       Type *VT1 = getVecTypeForPair(IT1, JT1),
1040            *VT2 = getVecTypeForPair(IT2, JT2);
1041       TargetTransformInfo::OperandValueKind Op1VK =
1042           TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
1043       TargetTransformInfo::OperandValueKind Op2VK =
1044           TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
1045
1046       // On some targets (example X86) the cost of a vector shift may vary
1047       // depending on whether the second operand is a Uniform or
1048       // NonUniform Constant.
1049       switch (I->getOpcode()) {
1050       default : break;
1051       case Instruction::Shl:
1052       case Instruction::LShr:
1053       case Instruction::AShr:
1054
1055         // If both I and J are scalar shifts by constant, then the
1056         // merged vector shift count would be either a constant splat value
1057         // or a non-uniform vector of constants.
1058         if (ConstantInt *CII = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1059           if (ConstantInt *CIJ = dyn_cast<ConstantInt>(J->getOperand(1)))
1060             Op2VK = CII == CIJ ? TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue :
1061                                TargetTransformInfo::OK_NonUniformConstantValue;
1062         } else {
1063           // Check for a splat of a constant or for a non uniform vector
1064           // of constants.
1065           Value *IOp = I->getOperand(1);
1066           Value *JOp = J->getOperand(1);
1067           if ((isa<ConstantVector>(IOp) || isa<ConstantDataVector>(IOp)) &&
1068               (isa<ConstantVector>(JOp) || isa<ConstantDataVector>(JOp))) {
1069             Op2VK = TargetTransformInfo::OK_NonUniformConstantValue;
1070             Constant *SplatValue = cast<Constant>(IOp)->getSplatValue();
1071             if (SplatValue != nullptr &&
1072                 SplatValue == cast<Constant>(JOp)->getSplatValue())
1073               Op2VK = TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue;
1074           }
1075         }
1076       }
1077
1078       // Note that this procedure is incorrect for insert and extract element
1079       // instructions (because combining these often results in a shuffle),
1080       // but this cost is ignored (because insert and extract element
1081       // instructions are assigned a zero depth factor and are not really
1082       // fused in general).
1083       unsigned VCost = getInstrCost(I->getOpcode(), VT1, VT2, Op1VK, Op2VK);
1084
1085       if (VCost > ICost + JCost)
1086         return false;
1087
1088       // We don't want to fuse to a type that will be split, even
1089       // if the two input types will also be split and there is no other
1090       // associated cost.
1091       unsigned VParts1 = TTI->getNumberOfParts(VT1),
1092                VParts2 = TTI->getNumberOfParts(VT2);
1093       if (VParts1 > 1 || VParts2 > 1)
1094         return false;
1095       else if ((!VParts1 || !VParts2) && VCost == ICost + JCost)
1096         return false;
1097
1098       CostSavings = ICost + JCost - VCost;
1099     }
1100
1101     // The powi,ctlz,cttz intrinsics are special because only the first
1102     // argument is vectorized, the second arguments must be equal.
1103     CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I);
1104     Function *FI;
1105     if (CI && (FI = CI->getCalledFunction())) {
1106       Intrinsic::ID IID = FI->getIntrinsicID();
1107       if (IID == Intrinsic::powi || IID == Intrinsic::ctlz ||
1108           IID == Intrinsic::cttz) {
1109         Value *A1I = CI->getArgOperand(1),
1110               *A1J = cast<CallInst>(J)->getArgOperand(1);
1111         const SCEV *A1ISCEV = SE->getSCEV(A1I),
1112                    *A1JSCEV = SE->getSCEV(A1J);
1113         return (A1ISCEV == A1JSCEV);
1114       }
1115
1116       if (IID && TTI) {
1117         SmallVector<Type*, 4> Tys;
1118         for (unsigned i = 0, ie = CI->getNumArgOperands(); i != ie; ++i)
1119           Tys.push_back(CI->getArgOperand(i)->getType());
1120         unsigned ICost = TTI->getIntrinsicInstrCost(IID, IT1, Tys);
1121
1122         Tys.clear();
1123         CallInst *CJ = cast<CallInst>(J);
1124         for (unsigned i = 0, ie = CJ->getNumArgOperands(); i != ie; ++i)
1125           Tys.push_back(CJ->getArgOperand(i)->getType());
1126         unsigned JCost = TTI->getIntrinsicInstrCost(IID, JT1, Tys);
1127
1128         Tys.clear();
1129         assert(CI->getNumArgOperands() == CJ->getNumArgOperands() &&
1130                "Intrinsic argument counts differ");
1131         for (unsigned i = 0, ie = CI->getNumArgOperands(); i != ie; ++i) {
1132           if ((IID == Intrinsic::powi || IID == Intrinsic::ctlz ||
1133                IID == Intrinsic::cttz) && i == 1)
1134             Tys.push_back(CI->getArgOperand(i)->getType());
1135           else
1136             Tys.push_back(getVecTypeForPair(CI->getArgOperand(i)->getType(),
1137                                             CJ->getArgOperand(i)->getType()));
1138         }
1139
1140         Type *RetTy = getVecTypeForPair(IT1, JT1);
1141         unsigned VCost = TTI->getIntrinsicInstrCost(IID, RetTy, Tys);
1142
1143         if (VCost > ICost + JCost)
1144           return false;
1145
1146         // We don't want to fuse to a type that will be split, even
1147         // if the two input types will also be split and there is no other
1148         // associated cost.
1149         unsigned RetParts = TTI->getNumberOfParts(RetTy);
1150         if (RetParts > 1)
1151           return false;
1152         else if (!RetParts && VCost == ICost + JCost)
1153           return false;
1154
1155         for (unsigned i = 0, ie = CI->getNumArgOperands(); i != ie; ++i) {
1156           if (!Tys[i]->isVectorTy())
1157             continue;
1158
1159           unsigned NumParts = TTI->getNumberOfParts(Tys[i]);
1160           if (NumParts > 1)
1161             return false;
1162           else if (!NumParts && VCost == ICost + JCost)
1163             return false;
1164         }
1165
1166         CostSavings = ICost + JCost - VCost;
1167       }
1168     }
1169
1170     return true;
1171   }
1172
1173   // Figure out whether or not J uses I and update the users and write-set
1174   // structures associated with I. Specifically, Users represents the set of
1175   // instructions that depend on I. WriteSet represents the set
1176   // of memory locations that are dependent on I. If UpdateUsers is true,
1177   // and J uses I, then Users is updated to contain J and WriteSet is updated
1178   // to contain any memory locations to which J writes. The function returns
1179   // true if J uses I. By default, alias analysis is used to determine
1180   // whether J reads from memory that overlaps with a location in WriteSet.
1181   // If LoadMoveSet is not null, then it is a previously-computed map
1182   // where the key is the memory-based user instruction and the value is
1183   // the instruction to be compared with I. So, if LoadMoveSet is provided,
1184   // then the alias analysis is not used. This is necessary because this
1185   // function is called during the process of moving instructions during
1186   // vectorization and the results of the alias analysis are not stable during
1187   // that process.
1188   bool BBVectorize::trackUsesOfI(DenseSet<Value *> &Users,
1189                        AliasSetTracker &WriteSet, Instruction *I,
1190                        Instruction *J, bool UpdateUsers,
1191                        DenseSet<ValuePair> *LoadMoveSetPairs) {
1192     bool UsesI = false;
1193
1194     // This instruction may already be marked as a user due, for example, to
1195     // being a member of a selected pair.
1196     if (Users.count(J))
1197       UsesI = true;
1198
1199     if (!UsesI)
1200       for (User::op_iterator JU = J->op_begin(), JE = J->op_end();
1201            JU != JE; ++JU) {
1202         Value *V = *JU;
1203         if (I == V || Users.count(V)) {
1204           UsesI = true;
1205           break;
1206         }
1207       }
1208     if (!UsesI && J->mayReadFromMemory()) {
1209       if (LoadMoveSetPairs) {
1210         UsesI = LoadMoveSetPairs->count(ValuePair(J, I));
1211       } else {
1212         for (AliasSetTracker::iterator W = WriteSet.begin(),
1213              WE = WriteSet.end(); W != WE; ++W) {
1214           if (W->aliasesUnknownInst(J, *AA)) {
1215             UsesI = true;
1216             break;
1217           }
1218         }
1219       }
1220     }
1221
1222     if (UsesI && UpdateUsers) {
1223       if (J->mayWriteToMemory()) WriteSet.add(J);
1224       Users.insert(J);
1225     }
1226
1227     return UsesI;
1228   }
1229
1230   // This function iterates over all instruction pairs in the provided
1231   // basic block and collects all candidate pairs for vectorization.
1232   bool BBVectorize::getCandidatePairs(BasicBlock &BB,
1233                        BasicBlock::iterator &Start,
1234                        DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1235                        DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
1236                        DenseMap<ValuePair, int> &CandidatePairCostSavings,
1237                        std::vector<Value *> &PairableInsts, bool NonPow2Len) {
1238     size_t TotalPairs = 0;
1239     BasicBlock::iterator E = BB.end();
1240     if (Start == E) return false;
1241
1242     bool ShouldContinue = false, IAfterStart = false;
1243     for (BasicBlock::iterator I = Start++; I != E; ++I) {
1244       if (I == Start) IAfterStart = true;
1245
1246       bool IsSimpleLoadStore;
1247       if (!isInstVectorizable(I, IsSimpleLoadStore)) continue;
1248
1249       // Look for an instruction with which to pair instruction *I...
1250       DenseSet<Value *> Users;
1251       AliasSetTracker WriteSet(*AA);
1252       if (I->mayWriteToMemory()) WriteSet.add(I);
1253
1254       bool JAfterStart = IAfterStart;
1255       BasicBlock::iterator J = std::next(I);
1256       for (unsigned ss = 0; J != E && ss <= Config.SearchLimit; ++J, ++ss) {
1257         if (J == Start) JAfterStart = true;
1258
1259         // Determine if J uses I, if so, exit the loop.
1260         bool UsesI = trackUsesOfI(Users, WriteSet, I, J, !Config.FastDep);
1261         if (Config.FastDep) {
1262           // Note: For this heuristic to be effective, independent operations
1263           // must tend to be intermixed. This is likely to be true from some
1264           // kinds of grouped loop unrolling (but not the generic LLVM pass),
1265           // but otherwise may require some kind of reordering pass.
1266
1267           // When using fast dependency analysis,
1268           // stop searching after first use:
1269           if (UsesI) break;
1270         } else {
1271           if (UsesI) continue;
1272         }
1273
1274         // J does not use I, and comes before the first use of I, so it can be
1275         // merged with I if the instructions are compatible.
1276         int CostSavings, FixedOrder;
1277         if (!areInstsCompatible(I, J, IsSimpleLoadStore, NonPow2Len,
1278             CostSavings, FixedOrder)) continue;
1279
1280         // J is a candidate for merging with I.
1281         if (PairableInsts.empty() ||
1282              PairableInsts[PairableInsts.size()-1] != I) {
1283           PairableInsts.push_back(I);
1284         }
1285
1286         CandidatePairs[I].push_back(J);
1287         ++TotalPairs;
1288         if (TTI)
1289           CandidatePairCostSavings.insert(ValuePairWithCost(ValuePair(I, J),
1290                                                             CostSavings));
1291
1292         if (FixedOrder == 1)
1293           FixedOrderPairs.insert(ValuePair(I, J));
1294         else if (FixedOrder == -1)
1295           FixedOrderPairs.insert(ValuePair(J, I));
1296
1297         // The next call to this function must start after the last instruction
1298         // selected during this invocation.
1299         if (JAfterStart) {
1300           Start = std::next(J);
1301           IAfterStart = JAfterStart = false;
1302         }
1303
1304         DEBUG(if (DebugCandidateSelection) dbgs() << "BBV: candidate pair "
1305                      << *I << " <-> " << *J << " (cost savings: " <<
1306                      CostSavings << ")\n");
1307
1308         // If we have already found too many pairs, break here and this function
1309         // will be called again starting after the last instruction selected
1310         // during this invocation.
1311         if (PairableInsts.size() >= Config.MaxInsts ||
1312             TotalPairs >= Config.MaxPairs) {
1313           ShouldContinue = true;
1314           break;
1315         }
1316       }
1317
1318       if (ShouldContinue)
1319         break;
1320     }
1321
1322     DEBUG(dbgs() << "BBV: found " << PairableInsts.size()
1323            << " instructions with candidate pairs\n");
1324
1325     return ShouldContinue;
1326   }
1327
1328   // Finds candidate pairs connected to the pair P = <PI, PJ>. This means that
1329   // it looks for pairs such that both members have an input which is an
1330   // output of PI or PJ.
1331   void BBVectorize::computePairsConnectedTo(
1332                   DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1333                   DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
1334                   std::vector<Value *> &PairableInsts,
1335                   DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
1336                   DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
1337                   ValuePair P) {
1338     StoreInst *SI, *SJ;
1339
1340     // For each possible pairing for this variable, look at the uses of
1341     // the first value...
1342     for (Value::user_iterator I = P.first->user_begin(),
1343                               E = P.first->user_end();
1344          I != E; ++I) {
1345       User *UI = *I;
1346       if (isa<LoadInst>(UI)) {
1347         // A pair cannot be connected to a load because the load only takes one
1348         // operand (the address) and it is a scalar even after vectorization.
1349         continue;
1350       } else if ((SI = dyn_cast<StoreInst>(UI)) &&
1351                  P.first == SI->getPointerOperand()) {
1352         // Similarly, a pair cannot be connected to a store through its
1353         // pointer operand.
1354         continue;
1355       }
1356
1357       // For each use of the first variable, look for uses of the second
1358       // variable...
1359       for (User *UJ : P.second->users()) {
1360         if ((SJ = dyn_cast<StoreInst>(UJ)) &&
1361             P.second == SJ->getPointerOperand())
1362           continue;
1363
1364         // Look for <I, J>:
1365         if (CandidatePairsSet.count(ValuePair(UI, UJ))) {
1366           VPPair VP(P, ValuePair(UI, UJ));
1367           ConnectedPairs[VP.first].push_back(VP.second);
1368           PairConnectionTypes.insert(VPPairWithType(VP, PairConnectionDirect));
1369         }
1370
1371         // Look for <J, I>:
1372         if (CandidatePairsSet.count(ValuePair(UJ, UI))) {
1373           VPPair VP(P, ValuePair(UJ, UI));
1374           ConnectedPairs[VP.first].push_back(VP.second);
1375           PairConnectionTypes.insert(VPPairWithType(VP, PairConnectionSwap));
1376         }
1377       }
1378
1379       if (Config.SplatBreaksChain) continue;
1380       // Look for cases where just the first value in the pair is used by
1381       // both members of another pair (splatting).
1382       for (Value::user_iterator J = P.first->user_begin(); J != E; ++J) {
1383         User *UJ = *J;
1384         if ((SJ = dyn_cast<StoreInst>(UJ)) &&
1385             P.first == SJ->getPointerOperand())
1386           continue;
1387
1388         if (CandidatePairsSet.count(ValuePair(UI, UJ))) {
1389           VPPair VP(P, ValuePair(UI, UJ));
1390           ConnectedPairs[VP.first].push_back(VP.second);
1391           PairConnectionTypes.insert(VPPairWithType(VP, PairConnectionSplat));
1392         }
1393       }
1394     }
1395
1396     if (Config.SplatBreaksChain) return;
1397     // Look for cases where just the second value in the pair is used by
1398     // both members of another pair (splatting).
1399     for (Value::user_iterator I = P.second->user_begin(),
1400                               E = P.second->user_end();
1401          I != E; ++I) {
1402       User *UI = *I;
1403       if (isa<LoadInst>(UI))
1404         continue;
1405       else if ((SI = dyn_cast<StoreInst>(UI)) &&
1406                P.second == SI->getPointerOperand())
1407         continue;
1408
1409       for (Value::user_iterator J = P.second->user_begin(); J != E; ++J) {
1410         User *UJ = *J;
1411         if ((SJ = dyn_cast<StoreInst>(UJ)) &&
1412             P.second == SJ->getPointerOperand())
1413           continue;
1414
1415         if (CandidatePairsSet.count(ValuePair(UI, UJ))) {
1416           VPPair VP(P, ValuePair(UI, UJ));
1417           ConnectedPairs[VP.first].push_back(VP.second);
1418           PairConnectionTypes.insert(VPPairWithType(VP, PairConnectionSplat));
1419         }
1420       }
1421     }
1422   }
1423
1424   // This function figures out which pairs are connected.  Two pairs are
1425   // connected if some output of the first pair forms an input to both members
1426   // of the second pair.
1427   void BBVectorize::computeConnectedPairs(
1428                   DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1429                   DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
1430                   std::vector<Value *> &PairableInsts,
1431                   DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
1432                   DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes) {
1433     for (std::vector<Value *>::iterator PI = PairableInsts.begin(),
1434          PE = PairableInsts.end(); PI != PE; ++PI) {
1435       DenseMap<Value *, std::vector<Value *> >::iterator PP =
1436         CandidatePairs.find(*PI);
1437       if (PP == CandidatePairs.end())
1438         continue;
1439
1440       for (std::vector<Value *>::iterator P = PP->second.begin(),
1441            E = PP->second.end(); P != E; ++P)
1442         computePairsConnectedTo(CandidatePairs, CandidatePairsSet,
1443                                 PairableInsts, ConnectedPairs,
1444                                 PairConnectionTypes, ValuePair(*PI, *P));
1445     }
1446
1447     DEBUG(size_t TotalPairs = 0;
1448           for (DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator I =
1449                ConnectedPairs.begin(), IE = ConnectedPairs.end(); I != IE; ++I)
1450             TotalPairs += I->second.size();
1451           dbgs() << "BBV: found " << TotalPairs
1452                  << " pair connections.\n");
1453   }
1454
1455   // This function builds a set of use tuples such that <A, B> is in the set
1456   // if B is in the use dag of A. If B is in the use dag of A, then B
1457   // depends on the output of A.
1458   void BBVectorize::buildDepMap(
1459                       BasicBlock &BB,
1460                       DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1461                       std::vector<Value *> &PairableInsts,
1462                       DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers) {
1463     DenseSet<Value *> IsInPair;
1464     for (DenseMap<Value *, std::vector<Value *> >::iterator C =
1465          CandidatePairs.begin(), E = CandidatePairs.end(); C != E; ++C) {
1466       IsInPair.insert(C->first);
1467       IsInPair.insert(C->second.begin(), C->second.end());
1468     }
1469
1470     // Iterate through the basic block, recording all users of each
1471     // pairable instruction.
1472
1473     BasicBlock::iterator E = BB.end(), EL =
1474       BasicBlock::iterator(cast<Instruction>(PairableInsts.back()));
1475     for (BasicBlock::iterator I = BB.getFirstInsertionPt(); I != E; ++I) {
1476       if (IsInPair.find(I) == IsInPair.end()) continue;
1477
1478       DenseSet<Value *> Users;
1479       AliasSetTracker WriteSet(*AA);
1480       if (I->mayWriteToMemory()) WriteSet.add(I);
1481
1482       for (BasicBlock::iterator J = std::next(I); J != E; ++J) {
1483         (void) trackUsesOfI(Users, WriteSet, I, J);
1484
1485         if (J == EL)
1486           break;
1487       }
1488
1489       for (DenseSet<Value *>::iterator U = Users.begin(), E = Users.end();
1490            U != E; ++U) {
1491         if (IsInPair.find(*U) == IsInPair.end()) continue;
1492         PairableInstUsers.insert(ValuePair(I, *U));
1493       }
1494
1495       if (I == EL)
1496         break;
1497     }
1498   }
1499
1500   // Returns true if an input to pair P is an output of pair Q and also an
1501   // input of pair Q is an output of pair P. If this is the case, then these
1502   // two pairs cannot be simultaneously fused.
1503   bool BBVectorize::pairsConflict(ValuePair P, ValuePair Q,
1504              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
1505              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > *PairableInstUserMap,
1506              DenseSet<VPPair> *PairableInstUserPairSet) {
1507     // Two pairs are in conflict if they are mutual Users of eachother.
1508     bool QUsesP = PairableInstUsers.count(ValuePair(P.first,  Q.first))  ||
1509                   PairableInstUsers.count(ValuePair(P.first,  Q.second)) ||
1510                   PairableInstUsers.count(ValuePair(P.second, Q.first))  ||
1511                   PairableInstUsers.count(ValuePair(P.second, Q.second));
1512     bool PUsesQ = PairableInstUsers.count(ValuePair(Q.first,  P.first))  ||
1513                   PairableInstUsers.count(ValuePair(Q.first,  P.second)) ||
1514                   PairableInstUsers.count(ValuePair(Q.second, P.first))  ||
1515                   PairableInstUsers.count(ValuePair(Q.second, P.second));
1516     if (PairableInstUserMap) {
1517       // FIXME: The expensive part of the cycle check is not so much the cycle
1518       // check itself but this edge insertion procedure. This needs some
1519       // profiling and probably a different data structure.
1520       if (PUsesQ) {
1521         if (PairableInstUserPairSet->insert(VPPair(Q, P)).second)
1522           (*PairableInstUserMap)[Q].push_back(P);
1523       }
1524       if (QUsesP) {
1525         if (PairableInstUserPairSet->insert(VPPair(P, Q)).second)
1526           (*PairableInstUserMap)[P].push_back(Q);
1527       }
1528     }
1529
1530     return (QUsesP && PUsesQ);
1531   }
1532
1533   // This function walks the use graph of current pairs to see if, starting
1534   // from P, the walk returns to P.
1535   bool BBVectorize::pairWillFormCycle(ValuePair P,
1536              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &PairableInstUserMap,
1537              DenseSet<ValuePair> &CurrentPairs) {
1538     DEBUG(if (DebugCycleCheck)
1539             dbgs() << "BBV: starting cycle check for : " << *P.first << " <-> "
1540                    << *P.second << "\n");
1541     // A lookup table of visisted pairs is kept because the PairableInstUserMap
1542     // contains non-direct associations.
1543     DenseSet<ValuePair> Visited;
1544     SmallVector<ValuePair, 32> Q;
1545     // General depth-first post-order traversal:
1546     Q.push_back(P);
1547     do {
1548       ValuePair QTop = Q.pop_back_val();
1549       Visited.insert(QTop);
1550
1551       DEBUG(if (DebugCycleCheck)
1552               dbgs() << "BBV: cycle check visiting: " << *QTop.first << " <-> "
1553                      << *QTop.second << "\n");
1554       DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator QQ =
1555         PairableInstUserMap.find(QTop);
1556       if (QQ == PairableInstUserMap.end())
1557         continue;
1558
1559       for (std::vector<ValuePair>::iterator C = QQ->second.begin(),
1560            CE = QQ->second.end(); C != CE; ++C) {
1561         if (*C == P) {
1562           DEBUG(dbgs()
1563                  << "BBV: rejected to prevent non-trivial cycle formation: "
1564                  << QTop.first << " <-> " << C->second << "\n");
1565           return true;
1566         }
1567
1568         if (CurrentPairs.count(*C) && !Visited.count(*C))
1569           Q.push_back(*C);
1570       }
1571     } while (!Q.empty());
1572
1573     return false;
1574   }
1575
1576   // This function builds the initial dag of connected pairs with the
1577   // pair J at the root.
1578   void BBVectorize::buildInitialDAGFor(
1579                   DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1580                   DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
1581                   std::vector<Value *> &PairableInsts,
1582                   DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
1583                   DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
1584                   DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
1585                   DenseMap<ValuePair, size_t> &DAG, ValuePair J) {
1586     // Each of these pairs is viewed as the root node of a DAG. The DAG
1587     // is then walked (depth-first). As this happens, we keep track of
1588     // the pairs that compose the DAG and the maximum depth of the DAG.
1589     SmallVector<ValuePairWithDepth, 32> Q;
1590     // General depth-first post-order traversal:
1591     Q.push_back(ValuePairWithDepth(J, getDepthFactor(J.first)));
1592     do {
1593       ValuePairWithDepth QTop = Q.back();
1594
1595       // Push each child onto the queue:
1596       bool MoreChildren = false;
1597       size_t MaxChildDepth = QTop.second;
1598       DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator QQ =
1599         ConnectedPairs.find(QTop.first);
1600       if (QQ != ConnectedPairs.end())
1601         for (std::vector<ValuePair>::iterator k = QQ->second.begin(),
1602              ke = QQ->second.end(); k != ke; ++k) {
1603           // Make sure that this child pair is still a candidate:
1604           if (CandidatePairsSet.count(*k)) {
1605             DenseMap<ValuePair, size_t>::iterator C = DAG.find(*k);
1606             if (C == DAG.end()) {
1607               size_t d = getDepthFactor(k->first);
1608               Q.push_back(ValuePairWithDepth(*k, QTop.second+d));
1609               MoreChildren = true;
1610             } else {
1611               MaxChildDepth = std::max(MaxChildDepth, C->second);
1612             }
1613           }
1614         }
1615
1616       if (!MoreChildren) {
1617         // Record the current pair as part of the DAG:
1618         DAG.insert(ValuePairWithDepth(QTop.first, MaxChildDepth));
1619         Q.pop_back();
1620       }
1621     } while (!Q.empty());
1622   }
1623
1624   // Given some initial dag, prune it by removing conflicting pairs (pairs
1625   // that cannot be simultaneously chosen for vectorization).
1626   void BBVectorize::pruneDAGFor(
1627               DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1628               std::vector<Value *> &PairableInsts,
1629               DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
1630               DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
1631               DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &PairableInstUserMap,
1632               DenseSet<VPPair> &PairableInstUserPairSet,
1633               DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
1634               DenseMap<ValuePair, size_t> &DAG,
1635               DenseSet<ValuePair> &PrunedDAG, ValuePair J,
1636               bool UseCycleCheck) {
1637     SmallVector<ValuePairWithDepth, 32> Q;
1638     // General depth-first post-order traversal:
1639     Q.push_back(ValuePairWithDepth(J, getDepthFactor(J.first)));
1640     do {
1641       ValuePairWithDepth QTop = Q.pop_back_val();
1642       PrunedDAG.insert(QTop.first);
1643
1644       // Visit each child, pruning as necessary...
1645       SmallVector<ValuePairWithDepth, 8> BestChildren;
1646       DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator QQ =
1647         ConnectedPairs.find(QTop.first);
1648       if (QQ == ConnectedPairs.end())
1649         continue;
1650
1651       for (std::vector<ValuePair>::iterator K = QQ->second.begin(),
1652            KE = QQ->second.end(); K != KE; ++K) {
1653         DenseMap<ValuePair, size_t>::iterator C = DAG.find(*K);
1654         if (C == DAG.end()) continue;
1655
1656         // This child is in the DAG, now we need to make sure it is the
1657         // best of any conflicting children. There could be multiple
1658         // conflicting children, so first, determine if we're keeping
1659         // this child, then delete conflicting children as necessary.
1660
1661         // It is also necessary to guard against pairing-induced
1662         // dependencies. Consider instructions a .. x .. y .. b
1663         // such that (a,b) are to be fused and (x,y) are to be fused
1664         // but a is an input to x and b is an output from y. This
1665         // means that y cannot be moved after b but x must be moved
1666         // after b for (a,b) to be fused. In other words, after
1667         // fusing (a,b) we have y .. a/b .. x where y is an input
1668         // to a/b and x is an output to a/b: x and y can no longer
1669         // be legally fused. To prevent this condition, we must
1670         // make sure that a child pair added to the DAG is not
1671         // both an input and output of an already-selected pair.
1672
1673         // Pairing-induced dependencies can also form from more complicated
1674         // cycles. The pair vs. pair conflicts are easy to check, and so
1675         // that is done explicitly for "fast rejection", and because for
1676         // child vs. child conflicts, we may prefer to keep the current
1677         // pair in preference to the already-selected child.
1678         DenseSet<ValuePair> CurrentPairs;
1679
1680         bool CanAdd = true;
1681         for (SmallVectorImpl<ValuePairWithDepth>::iterator C2
1682               = BestChildren.begin(), E2 = BestChildren.end();
1683              C2 != E2; ++C2) {
1684           if (C2->first.first == C->first.first ||
1685               C2->first.first == C->first.second ||
1686               C2->first.second == C->first.first ||
1687               C2->first.second == C->first.second ||
1688               pairsConflict(C2->first, C->first, PairableInstUsers,
1689                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserMap : nullptr,
1690                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserPairSet
1691                                           : nullptr)) {
1692             if (C2->second >= C->second) {
1693               CanAdd = false;
1694               break;
1695             }
1696
1697             CurrentPairs.insert(C2->first);
1698           }
1699         }
1700         if (!CanAdd) continue;
1701
1702         // Even worse, this child could conflict with another node already
1703         // selected for the DAG. If that is the case, ignore this child.
1704         for (DenseSet<ValuePair>::iterator T = PrunedDAG.begin(),
1705              E2 = PrunedDAG.end(); T != E2; ++T) {
1706           if (T->first == C->first.first ||
1707               T->first == C->first.second ||
1708               T->second == C->first.first ||
1709               T->second == C->first.second ||
1710               pairsConflict(*T, C->first, PairableInstUsers,
1711                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserMap : nullptr,
1712                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserPairSet
1713                                           : nullptr)) {
1714             CanAdd = false;
1715             break;
1716           }
1717
1718           CurrentPairs.insert(*T);
1719         }
1720         if (!CanAdd) continue;
1721
1722         // And check the queue too...
1723         for (SmallVectorImpl<ValuePairWithDepth>::iterator C2 = Q.begin(),
1724              E2 = Q.end(); C2 != E2; ++C2) {
1725           if (C2->first.first == C->first.first ||
1726               C2->first.first == C->first.second ||
1727               C2->first.second == C->first.first ||
1728               C2->first.second == C->first.second ||
1729               pairsConflict(C2->first, C->first, PairableInstUsers,
1730                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserMap : nullptr,
1731                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserPairSet
1732                                           : nullptr)) {
1733             CanAdd = false;
1734             break;
1735           }
1736
1737           CurrentPairs.insert(C2->first);
1738         }
1739         if (!CanAdd) continue;
1740
1741         // Last but not least, check for a conflict with any of the
1742         // already-chosen pairs.
1743         for (DenseMap<Value *, Value *>::iterator C2 =
1744               ChosenPairs.begin(), E2 = ChosenPairs.end();
1745              C2 != E2; ++C2) {
1746           if (pairsConflict(*C2, C->first, PairableInstUsers,
1747                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserMap : nullptr,
1748                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserPairSet
1749                                           : nullptr)) {
1750             CanAdd = false;
1751             break;
1752           }
1753
1754           CurrentPairs.insert(*C2);
1755         }
1756         if (!CanAdd) continue;
1757
1758         // To check for non-trivial cycles formed by the addition of the
1759         // current pair we've formed a list of all relevant pairs, now use a
1760         // graph walk to check for a cycle. We start from the current pair and
1761         // walk the use dag to see if we again reach the current pair. If we
1762         // do, then the current pair is rejected.
1763
1764         // FIXME: It may be more efficient to use a topological-ordering
1765         // algorithm to improve the cycle check. This should be investigated.
1766         if (UseCycleCheck &&
1767             pairWillFormCycle(C->first, PairableInstUserMap, CurrentPairs))
1768           continue;
1769
1770         // This child can be added, but we may have chosen it in preference
1771         // to an already-selected child. Check for this here, and if a
1772         // conflict is found, then remove the previously-selected child
1773         // before adding this one in its place.
1774         for (SmallVectorImpl<ValuePairWithDepth>::iterator C2
1775               = BestChildren.begin(); C2 != BestChildren.end();) {
1776           if (C2->first.first == C->first.first ||
1777               C2->first.first == C->first.second ||
1778               C2->first.second == C->first.first ||
1779               C2->first.second == C->first.second ||
1780               pairsConflict(C2->first, C->first, PairableInstUsers))
1781             C2 = BestChildren.erase(C2);
1782           else
1783             ++C2;
1784         }
1785
1786         BestChildren.push_back(ValuePairWithDepth(C->first, C->second));
1787       }
1788
1789       for (SmallVectorImpl<ValuePairWithDepth>::iterator C
1790             = BestChildren.begin(), E2 = BestChildren.end();
1791            C != E2; ++C) {
1792         size_t DepthF = getDepthFactor(C->first.first);
1793         Q.push_back(ValuePairWithDepth(C->first, QTop.second+DepthF));
1794       }
1795     } while (!Q.empty());
1796   }
1797
1798   // This function finds the best dag of mututally-compatible connected
1799   // pairs, given the choice of root pairs as an iterator range.
1800   void BBVectorize::findBestDAGFor(
1801               DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1802               DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
1803               DenseMap<ValuePair, int> &CandidatePairCostSavings,
1804               std::vector<Value *> &PairableInsts,
1805               DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
1806               DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
1807               DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
1808               DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairDeps,
1809               DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
1810               DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &PairableInstUserMap,
1811               DenseSet<VPPair> &PairableInstUserPairSet,
1812               DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
1813               DenseSet<ValuePair> &BestDAG, size_t &BestMaxDepth,
1814               int &BestEffSize, Value *II, std::vector<Value *>&JJ,
1815               bool UseCycleCheck) {
1816     for (std::vector<Value *>::iterator J = JJ.begin(), JE = JJ.end();
1817          J != JE; ++J) {
1818       ValuePair IJ(II, *J);
1819       if (!CandidatePairsSet.count(IJ))
1820         continue;
1821
1822       // Before going any further, make sure that this pair does not
1823       // conflict with any already-selected pairs (see comment below
1824       // near the DAG pruning for more details).
1825       DenseSet<ValuePair> ChosenPairSet;
1826       bool DoesConflict = false;
1827       for (DenseMap<Value *, Value *>::iterator C = ChosenPairs.begin(),
1828            E = ChosenPairs.end(); C != E; ++C) {
1829         if (pairsConflict(*C, IJ, PairableInstUsers,
1830                           UseCycleCheck ? &PairableInstUserMap : nullptr,
1831                           UseCycleCheck ? &PairableInstUserPairSet : nullptr)) {
1832           DoesConflict = true;
1833           break;
1834         }
1835
1836         ChosenPairSet.insert(*C);
1837       }
1838       if (DoesConflict) continue;
1839
1840       if (UseCycleCheck &&
1841           pairWillFormCycle(IJ, PairableInstUserMap, ChosenPairSet))
1842         continue;
1843
1844       DenseMap<ValuePair, size_t> DAG;
1845       buildInitialDAGFor(CandidatePairs, CandidatePairsSet,
1846                           PairableInsts, ConnectedPairs,
1847                           PairableInstUsers, ChosenPairs, DAG, IJ);
1848
1849       // Because we'll keep the child with the largest depth, the largest
1850       // depth is still the same in the unpruned DAG.
1851       size_t MaxDepth = DAG.lookup(IJ);
1852
1853       DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() << "BBV: found DAG for pair {"
1854                    << *IJ.first << " <-> " << *IJ.second << "} of depth " <<
1855                    MaxDepth << " and size " << DAG.size() << "\n");
1856
1857       // At this point the DAG has been constructed, but, may contain
1858       // contradictory children (meaning that different children of
1859       // some dag node may be attempting to fuse the same instruction).
1860       // So now we walk the dag again, in the case of a conflict,
1861       // keep only the child with the largest depth. To break a tie,
1862       // favor the first child.
1863
1864       DenseSet<ValuePair> PrunedDAG;
1865       pruneDAGFor(CandidatePairs, PairableInsts, ConnectedPairs,
1866                    PairableInstUsers, PairableInstUserMap,
1867                    PairableInstUserPairSet,
1868                    ChosenPairs, DAG, PrunedDAG, IJ, UseCycleCheck);
1869
1870       int EffSize = 0;
1871       if (TTI) {
1872         DenseSet<Value *> PrunedDAGInstrs;
1873         for (DenseSet<ValuePair>::iterator S = PrunedDAG.begin(),
1874              E = PrunedDAG.end(); S != E; ++S) {
1875           PrunedDAGInstrs.insert(S->first);
1876           PrunedDAGInstrs.insert(S->second);
1877         }
1878
1879         // The set of pairs that have already contributed to the total cost.
1880         DenseSet<ValuePair> IncomingPairs;
1881
1882         // If the cost model were perfect, this might not be necessary; but we
1883         // need to make sure that we don't get stuck vectorizing our own
1884         // shuffle chains.
1885         bool HasNontrivialInsts = false;
1886
1887         // The node weights represent the cost savings associated with
1888         // fusing the pair of instructions.
1889         for (DenseSet<ValuePair>::iterator S = PrunedDAG.begin(),
1890              E = PrunedDAG.end(); S != E; ++S) {
1891           if (!isa<ShuffleVectorInst>(S->first) &&
1892               !isa<InsertElementInst>(S->first) &&
1893               !isa<ExtractElementInst>(S->first))
1894             HasNontrivialInsts = true;
1895
1896           bool FlipOrder = false;
1897
1898           if (getDepthFactor(S->first)) {
1899             int ESContrib = CandidatePairCostSavings.find(*S)->second;
1900             DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() << "\tweight {"
1901                    << *S->first << " <-> " << *S->second << "} = " <<
1902                    ESContrib << "\n");
1903             EffSize += ESContrib;
1904           }
1905
1906           // The edge weights contribute in a negative sense: they represent
1907           // the cost of shuffles.
1908           DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator SS =
1909             ConnectedPairDeps.find(*S);
1910           if (SS != ConnectedPairDeps.end()) {
1911             unsigned NumDepsDirect = 0, NumDepsSwap = 0;
1912             for (std::vector<ValuePair>::iterator T = SS->second.begin(),
1913                  TE = SS->second.end(); T != TE; ++T) {
1914               VPPair Q(*S, *T);
1915               if (!PrunedDAG.count(Q.second))
1916                 continue;
1917               DenseMap<VPPair, unsigned>::iterator R =
1918                 PairConnectionTypes.find(VPPair(Q.second, Q.first));
1919               assert(R != PairConnectionTypes.end() &&
1920                      "Cannot find pair connection type");
1921               if (R->second == PairConnectionDirect)
1922                 ++NumDepsDirect;
1923               else if (R->second == PairConnectionSwap)
1924                 ++NumDepsSwap;
1925             }
1926
1927             // If there are more swaps than direct connections, then
1928             // the pair order will be flipped during fusion. So the real
1929             // number of swaps is the minimum number.
1930             FlipOrder = !FixedOrderPairs.count(*S) &&
1931               ((NumDepsSwap > NumDepsDirect) ||
1932                 FixedOrderPairs.count(ValuePair(S->second, S->first)));
1933
1934             for (std::vector<ValuePair>::iterator T = SS->second.begin(),
1935                  TE = SS->second.end(); T != TE; ++T) {
1936               VPPair Q(*S, *T);
1937               if (!PrunedDAG.count(Q.second))
1938                 continue;
1939               DenseMap<VPPair, unsigned>::iterator R =
1940                 PairConnectionTypes.find(VPPair(Q.second, Q.first));
1941               assert(R != PairConnectionTypes.end() &&
1942                      "Cannot find pair connection type");
1943               Type *Ty1 = Q.second.first->getType(),
1944                    *Ty2 = Q.second.second->getType();
1945               Type *VTy = getVecTypeForPair(Ty1, Ty2);
1946               if ((R->second == PairConnectionDirect && FlipOrder) ||
1947                   (R->second == PairConnectionSwap && !FlipOrder)  ||
1948                   R->second == PairConnectionSplat) {
1949                 int ESContrib = (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
1950                                                    VTy, VTy);
1951
1952                 if (VTy->getVectorNumElements() == 2) {
1953                   if (R->second == PairConnectionSplat)
1954                     ESContrib = std::min(ESContrib, (int) TTI->getShuffleCost(
1955                       TargetTransformInfo::SK_Broadcast, VTy));
1956                   else
1957                     ESContrib = std::min(ESContrib, (int) TTI->getShuffleCost(
1958                       TargetTransformInfo::SK_Reverse, VTy));
1959                 }
1960
1961                 DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() << "\tcost {" <<
1962                   *Q.second.first << " <-> " << *Q.second.second <<
1963                     "} -> {" <<
1964                   *S->first << " <-> " << *S->second << "} = " <<
1965                    ESContrib << "\n");
1966                 EffSize -= ESContrib;
1967               }
1968             }
1969           }
1970
1971           // Compute the cost of outgoing edges. We assume that edges outgoing
1972           // to shuffles, inserts or extracts can be merged, and so contribute
1973           // no additional cost.
1974           if (!S->first->getType()->isVoidTy()) {
1975             Type *Ty1 = S->first->getType(),
1976                  *Ty2 = S->second->getType();
1977             Type *VTy = getVecTypeForPair(Ty1, Ty2);
1978
1979             bool NeedsExtraction = false;
1980             for (User *U : S->first->users()) {
1981               if (ShuffleVectorInst *SI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(U)) {
1982                 // Shuffle can be folded if it has no other input
1983                 if (isa<UndefValue>(SI->getOperand(1)))
1984                   continue;
1985               }
1986               if (isa<ExtractElementInst>(U))
1987                 continue;
1988               if (PrunedDAGInstrs.count(U))
1989                 continue;
1990               NeedsExtraction = true;
1991               break;
1992             }
1993
1994             if (NeedsExtraction) {
1995               int ESContrib;
1996               if (Ty1->isVectorTy()) {
1997                 ESContrib = (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
1998                                                Ty1, VTy);
1999                 ESContrib = std::min(ESContrib, (int) TTI->getShuffleCost(
2000                   TargetTransformInfo::SK_ExtractSubvector, VTy, 0, Ty1));
2001               } else
2002                 ESContrib = (int) TTI->getVectorInstrCost(
2003                                     Instruction::ExtractElement, VTy, 0);
2004
2005               DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() << "\tcost {" <<
2006                 *S->first << "} = " << ESContrib << "\n");
2007               EffSize -= ESContrib;
2008             }
2009
2010             NeedsExtraction = false;
2011             for (User *U : S->second->users()) {
2012               if (ShuffleVectorInst *SI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(U)) {
2013                 // Shuffle can be folded if it has no other input
2014                 if (isa<UndefValue>(SI->getOperand(1)))
2015                   continue;
2016               }
2017               if (isa<ExtractElementInst>(U))
2018                 continue;
2019               if (PrunedDAGInstrs.count(U))
2020                 continue;
2021               NeedsExtraction = true;
2022               break;
2023             }
2024
2025             if (NeedsExtraction) {
2026               int ESContrib;
2027               if (Ty2->isVectorTy()) {
2028                 ESContrib = (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
2029                                                Ty2, VTy);
2030                 ESContrib = std::min(ESContrib, (int) TTI->getShuffleCost(
2031                   TargetTransformInfo::SK_ExtractSubvector, VTy,
2032                   Ty1->isVectorTy() ? Ty1->getVectorNumElements() : 1, Ty2));
2033               } else
2034                 ESContrib = (int) TTI->getVectorInstrCost(
2035                                     Instruction::ExtractElement, VTy, 1);
2036               DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() << "\tcost {" <<
2037                 *S->second << "} = " << ESContrib << "\n");
2038               EffSize -= ESContrib;
2039             }
2040           }
2041
2042           // Compute the cost of incoming edges.
2043           if (!isa<LoadInst>(S->first) && !isa<StoreInst>(S->first)) {
2044             Instruction *S1 = cast<Instruction>(S->first),
2045                         *S2 = cast<Instruction>(S->second);
2046             for (unsigned o = 0; o < S1->getNumOperands(); ++o) {
2047               Value *O1 = S1->getOperand(o), *O2 = S2->getOperand(o);
2048
2049               // Combining constants into vector constants (or small vector
2050               // constants into larger ones are assumed free).
2051               if (isa<Constant>(O1) && isa<Constant>(O2))
2052                 continue;
2053
2054               if (FlipOrder)
2055                 std::swap(O1, O2);
2056
2057               ValuePair VP  = ValuePair(O1, O2);
2058               ValuePair VPR = ValuePair(O2, O1);
2059
2060               // Internal edges are not handled here.
2061               if (PrunedDAG.count(VP) || PrunedDAG.count(VPR))
2062                 continue;
2063
2064               Type *Ty1 = O1->getType(),
2065                    *Ty2 = O2->getType();
2066               Type *VTy = getVecTypeForPair(Ty1, Ty2);
2067
2068               // Combining vector operations of the same type is also assumed
2069               // folded with other operations.
2070               if (Ty1 == Ty2) {
2071                 // If both are insert elements, then both can be widened.
2072                 InsertElementInst *IEO1 = dyn_cast<InsertElementInst>(O1),
2073                                   *IEO2 = dyn_cast<InsertElementInst>(O2);
2074                 if (IEO1 && IEO2 && isPureIEChain(IEO1) && isPureIEChain(IEO2))
2075                   continue;
2076                 // If both are extract elements, and both have the same input
2077                 // type, then they can be replaced with a shuffle
2078                 ExtractElementInst *EIO1 = dyn_cast<ExtractElementInst>(O1),
2079                                    *EIO2 = dyn_cast<ExtractElementInst>(O2);
2080                 if (EIO1 && EIO2 &&
2081                     EIO1->getOperand(0)->getType() ==
2082                       EIO2->getOperand(0)->getType())
2083                   continue;
2084                 // If both are a shuffle with equal operand types and only two
2085                 // unqiue operands, then they can be replaced with a single
2086                 // shuffle
2087                 ShuffleVectorInst *SIO1 = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(O1),
2088                                   *SIO2 = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(O2);
2089                 if (SIO1 && SIO2 &&
2090                     SIO1->getOperand(0)->getType() ==
2091                       SIO2->getOperand(0)->getType()) {
2092                   SmallSet<Value *, 4> SIOps;
2093                   SIOps.insert(SIO1->getOperand(0));
2094                   SIOps.insert(SIO1->getOperand(1));
2095                   SIOps.insert(SIO2->getOperand(0));
2096                   SIOps.insert(SIO2->getOperand(1));
2097                   if (SIOps.size() <= 2)
2098                     continue;
2099                 }
2100               }
2101
2102               int ESContrib;
2103               // This pair has already been formed.
2104               if (IncomingPairs.count(VP)) {
2105                 continue;
2106               } else if (IncomingPairs.count(VPR)) {
2107                 ESContrib = (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
2108                                                VTy, VTy);
2109
2110                 if (VTy->getVectorNumElements() == 2)
2111                   ESContrib = std::min(ESContrib, (int) TTI->getShuffleCost(
2112                     TargetTransformInfo::SK_Reverse, VTy));
2113               } else if (!Ty1->isVectorTy() && !Ty2->isVectorTy()) {
2114                 ESContrib = (int) TTI->getVectorInstrCost(
2115                                     Instruction::InsertElement, VTy, 0);
2116                 ESContrib += (int) TTI->getVectorInstrCost(
2117                                      Instruction::InsertElement, VTy, 1);
2118               } else if (!Ty1->isVectorTy()) {
2119                 // O1 needs to be inserted into a vector of size O2, and then
2120                 // both need to be shuffled together.
2121                 ESContrib = (int) TTI->getVectorInstrCost(
2122                                     Instruction::InsertElement, Ty2, 0);
2123                 ESContrib += (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
2124                                                 VTy, Ty2);
2125               } else if (!Ty2->isVectorTy()) {
2126                 // O2 needs to be inserted into a vector of size O1, and then
2127                 // both need to be shuffled together.
2128                 ESContrib = (int) TTI->getVectorInstrCost(
2129                                     Instruction::InsertElement, Ty1, 0);
2130                 ESContrib += (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
2131                                                 VTy, Ty1);
2132               } else {
2133                 Type *TyBig = Ty1, *TySmall = Ty2;
2134                 if (Ty2->getVectorNumElements() > Ty1->getVectorNumElements())
2135                   std::swap(TyBig, TySmall);
2136
2137                 ESContrib = (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
2138                                                VTy, TyBig);
2139                 if (TyBig != TySmall)
2140                   ESContrib += (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
2141                                                   TyBig, TySmall);
2142               }
2143
2144               DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() << "\tcost {"
2145                      << *O1 << " <-> " << *O2 << "} = " <<
2146                      ESContrib << "\n");
2147               EffSize -= ESContrib;
2148               IncomingPairs.insert(VP);
2149             }
2150           }
2151         }
2152
2153         if (!HasNontrivialInsts) {
2154           DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() <<
2155                 "\tNo non-trivial instructions in DAG;"
2156                 " override to zero effective size\n");
2157           EffSize = 0;
2158         }
2159       } else {
2160         for (DenseSet<ValuePair>::iterator S = PrunedDAG.begin(),
2161              E = PrunedDAG.end(); S != E; ++S)
2162           EffSize += (int) getDepthFactor(S->first);
2163       }
2164
2165       DEBUG(if (DebugPairSelection)
2166              dbgs() << "BBV: found pruned DAG for pair {"
2167              << *IJ.first << " <-> " << *IJ.second << "} of depth " <<
2168              MaxDepth << " and size " << PrunedDAG.size() <<
2169             " (effective size: " << EffSize << ")\n");
2170       if (((TTI && !UseChainDepthWithTI) ||
2171             MaxDepth >= Config.ReqChainDepth) &&
2172           EffSize > 0 && EffSize > BestEffSize) {
2173         BestMaxDepth = MaxDepth;
2174         BestEffSize = EffSize;
2175         BestDAG = PrunedDAG;
2176       }
2177     }
2178   }
2179
2180   // Given the list of candidate pairs, this function selects those
2181   // that will be fused into vector instructions.
2182   void BBVectorize::choosePairs(
2183                 DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
2184                 DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
2185                 DenseMap<ValuePair, int> &CandidatePairCostSavings,
2186                 std::vector<Value *> &PairableInsts,
2187                 DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
2188                 DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
2189                 DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
2190                 DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairDeps,
2191                 DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
2192                 DenseMap<Value *, Value *>& ChosenPairs) {
2193     bool UseCycleCheck =
2194      CandidatePairsSet.size() <= Config.MaxCandPairsForCycleCheck;
2195
2196     DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > CandidatePairs2;
2197     for (DenseSet<ValuePair>::iterator I = CandidatePairsSet.begin(),
2198          E = CandidatePairsSet.end(); I != E; ++I) {
2199       std::vector<Value *> &JJ = CandidatePairs2[I->second];
2200       if (JJ.empty()) JJ.reserve(32);
2201       JJ.push_back(I->first);
2202     }
2203
2204     DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > PairableInstUserMap;
2205     DenseSet<VPPair> PairableInstUserPairSet;
2206     for (std::vector<Value *>::iterator I = PairableInsts.begin(),
2207          E = PairableInsts.end(); I != E; ++I) {
2208       // The number of possible pairings for this variable:
2209       size_t NumChoices = CandidatePairs.lookup(*I).size();
2210       if (!NumChoices) continue;
2211
2212       std::vector<Value *> &JJ = CandidatePairs[*I];
2213
2214       // The best pair to choose and its dag:
2215       size_t BestMaxDepth = 0;
2216       int BestEffSize = 0;
2217       DenseSet<ValuePair> BestDAG;
2218       findBestDAGFor(CandidatePairs, CandidatePairsSet,
2219                       CandidatePairCostSavings,
2220                       PairableInsts, FixedOrderPairs, PairConnectionTypes,
2221                       ConnectedPairs, ConnectedPairDeps,
2222                       PairableInstUsers, PairableInstUserMap,
2223                       PairableInstUserPairSet, ChosenPairs,
2224                       BestDAG, BestMaxDepth, BestEffSize, *I, JJ,
2225                       UseCycleCheck);
2226
2227       if (BestDAG.empty())
2228         continue;
2229
2230       // A dag has been chosen (or not) at this point. If no dag was
2231       // chosen, then this instruction, I, cannot be paired (and is no longer
2232       // considered).
2233
2234       DEBUG(dbgs() << "BBV: selected pairs in the best DAG for: "
2235                    << *cast<Instruction>(*I) << "\n");
2236
2237       for (DenseSet<ValuePair>::iterator S = BestDAG.begin(),
2238            SE2 = BestDAG.end(); S != SE2; ++S) {
2239         // Insert the members of this dag into the list of chosen pairs.
2240         ChosenPairs.insert(ValuePair(S->first, S->second));
2241         DEBUG(dbgs() << "BBV: selected pair: " << *S->first << " <-> " <<
2242                *S->second << "\n");
2243
2244         // Remove all candidate pairs that have values in the chosen dag.
2245         std::vector<Value *> &KK = CandidatePairs[S->first];
2246         for (std::vector<Value *>::iterator K = KK.begin(), KE = KK.end();
2247              K != KE; ++K) {
2248           if (*K == S->second)
2249             continue;
2250
2251           CandidatePairsSet.erase(ValuePair(S->first, *K));
2252         }
2253
2254         std::vector<Value *> &LL = CandidatePairs2[S->second];
2255         for (std::vector<Value *>::iterator L = LL.begin(), LE = LL.end();
2256              L != LE; ++L) {
2257           if (*L == S->first)
2258             continue;
2259
2260           CandidatePairsSet.erase(ValuePair(*L, S->second));
2261         }
2262
2263         std::vector<Value *> &MM = CandidatePairs[S->second];
2264         for (std::vector<Value *>::iterator M = MM.begin(), ME = MM.end();
2265              M != ME; ++M) {
2266           assert(*M != S->first && "Flipped pair in candidate list?");
2267           CandidatePairsSet.erase(ValuePair(S->second, *M));
2268         }
2269
2270         std::vector<Value *> &NN = CandidatePairs2[S->first];
2271         for (std::vector<Value *>::iterator N = NN.begin(), NE = NN.end();
2272              N != NE; ++N) {
2273           assert(*N != S->second && "Flipped pair in candidate list?");
2274           CandidatePairsSet.erase(ValuePair(*N, S->first));
2275         }
2276       }
2277     }
2278
2279     DEBUG(dbgs() << "BBV: selected " << ChosenPairs.size() << " pairs.\n");
2280   }
2281
2282   std::string getReplacementName(Instruction *I, bool IsInput, unsigned o,
2283                      unsigned n = 0) {
2284     if (!I->hasName())
2285       return "";
2286
2287     return (I->getName() + (IsInput ? ".v.i" : ".v.r") + utostr(o) +
2288              (n > 0 ? "." + utostr(n) : "")).str();
2289   }
2290
2291   // Returns the value that is to be used as the pointer input to the vector
2292   // instruction that fuses I with J.
2293   Value *BBVectorize::getReplacementPointerInput(LLVMContext& Context,
2294                      Instruction *I, Instruction *J, unsigned o) {
2295     Value *IPtr, *JPtr;
2296     unsigned IAlignment, JAlignment, IAddressSpace, JAddressSpace;
2297     int64_t OffsetInElmts;
2298
2299     // Note: the analysis might fail here, that is why the pair order has
2300     // been precomputed (OffsetInElmts must be unused here).
2301     (void) getPairPtrInfo(I, J, IPtr, JPtr, IAlignment, JAlignment,
2302                           IAddressSpace, JAddressSpace,
2303                           OffsetInElmts, false);
2304
2305     // The pointer value is taken to be the one with the lowest offset.
2306     Value *VPtr = IPtr;
2307
2308     Type *ArgTypeI = IPtr->getType()->getPointerElementType();
2309     Type *ArgTypeJ = JPtr->getType()->getPointerElementType();
2310     Type *VArgType = getVecTypeForPair(ArgTypeI, ArgTypeJ);
2311     Type *VArgPtrType
2312       = PointerType::get(VArgType,
2313                          IPtr->getType()->getPointerAddressSpace());
2314     return new BitCastInst(VPtr, VArgPtrType, getReplacementName(I, true, o),
2315                         /* insert before */ I);
2316   }
2317
2318   void BBVectorize::fillNewShuffleMask(LLVMContext& Context, Instruction *J,
2319                      unsigned MaskOffset, unsigned NumInElem,
2320                      unsigned NumInElem1, unsigned IdxOffset,
2321                      std::vector<Constant*> &Mask) {
2322     unsigned NumElem1 = J->getType()->getVectorNumElements();
2323     for (unsigned v = 0; v < NumElem1; ++v) {
2324       int m = cast<ShuffleVectorInst>(J)->getMaskValue(v);
2325       if (m < 0) {
2326         Mask[v+MaskOffset] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2327       } else {
2328         unsigned mm = m + (int) IdxOffset;
2329         if (m >= (int) NumInElem1)
2330           mm += (int) NumInElem;
2331
2332         Mask[v+MaskOffset] =
2333           ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), mm);
2334       }
2335     }
2336   }
2337
2338   // Returns the value that is to be used as the vector-shuffle mask to the
2339   // vector instruction that fuses I with J.
2340   Value *BBVectorize::getReplacementShuffleMask(LLVMContext& Context,
2341                      Instruction *I, Instruction *J) {
2342     // This is the shuffle mask. We need to append the second
2343     // mask to the first, and the numbers need to be adjusted.
2344
2345     Type *ArgTypeI = I->getType();
2346     Type *ArgTypeJ = J->getType();
2347     Type *VArgType = getVecTypeForPair(ArgTypeI, ArgTypeJ);
2348
2349     unsigned NumElemI = ArgTypeI->getVectorNumElements();
2350
2351     // Get the total number of elements in the fused vector type.
2352     // By definition, this must equal the number of elements in
2353     // the final mask.
2354     unsigned NumElem = VArgType->getVectorNumElements();
2355     std::vector<Constant*> Mask(NumElem);
2356
2357     Type *OpTypeI = I->getOperand(0)->getType();
2358     unsigned NumInElemI = OpTypeI->getVectorNumElements();
2359     Type *OpTypeJ = J->getOperand(0)->getType();
2360     unsigned NumInElemJ = OpTypeJ->getVectorNumElements();
2361
2362     // The fused vector will be:
2363     // -----------------------------------------------------
2364     // | NumInElemI | NumInElemJ | NumInElemI | NumInElemJ |
2365     // -----------------------------------------------------
2366     // from which we'll extract NumElem total elements (where the first NumElemI
2367     // of them come from the mask in I and the remainder come from the mask
2368     // in J.
2369
2370     // For the mask from the first pair...
2371     fillNewShuffleMask(Context, I, 0,        NumInElemJ, NumInElemI,
2372                        0,          Mask);
2373
2374     // For the mask from the second pair...
2375     fillNewShuffleMask(Context, J, NumElemI, NumInElemI, NumInElemJ,
2376                        NumInElemI, Mask);
2377
2378     return ConstantVector::get(Mask);
2379   }
2380
2381   bool BBVectorize::expandIEChain(LLVMContext& Context, Instruction *I,
2382                                   Instruction *J, unsigned o, Value *&LOp,
2383                                   unsigned numElemL,
2384                                   Type *ArgTypeL, Type *ArgTypeH,
2385                                   bool IBeforeJ, unsigned IdxOff) {
2386     bool ExpandedIEChain = false;
2387     if (InsertElementInst *LIE = dyn_cast<InsertElementInst>(LOp)) {
2388       // If we have a pure insertelement chain, then this can be rewritten
2389       // into a chain that directly builds the larger type.
2390       if (isPureIEChain(LIE)) {
2391         SmallVector<Value *, 8> VectElemts(numElemL,
2392           UndefValue::get(ArgTypeL->getScalarType()));
2393         InsertElementInst *LIENext = LIE;
2394         do {
2395           unsigned Idx =
2396             cast<ConstantInt>(LIENext->getOperand(2))->getSExtValue();
2397           VectElemts[Idx] = LIENext->getOperand(1);
2398         } while ((LIENext =
2399                    dyn_cast<InsertElementInst>(LIENext->getOperand(0))));
2400
2401         LIENext = nullptr;
2402         Value *LIEPrev = UndefValue::get(ArgTypeH);
2403         for (unsigned i = 0; i < numElemL; ++i) {
2404           if (isa<UndefValue>(VectElemts[i])) continue;
2405           LIENext = InsertElementInst::Create(LIEPrev, VectElemts[i],
2406                              ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context),
2407                                               i + IdxOff),
2408                              getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2409                                                 true, o, i+1));
2410           LIENext->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2411           LIEPrev = LIENext;
2412         }
2413
2414         LOp = LIENext ? (Value*) LIENext : UndefValue::get(ArgTypeH);
2415         ExpandedIEChain = true;
2416       }
2417     }
2418
2419     return ExpandedIEChain;
2420   }
2421
2422   static unsigned getNumScalarElements(Type *Ty) {
2423     if (VectorType *VecTy = dyn_cast<VectorType>(Ty))
2424       return VecTy->getNumElements();
2425     return 1;
2426   }
2427
2428   // Returns the value to be used as the specified operand of the vector
2429   // instruction that fuses I with J.
2430   Value *BBVectorize::getReplacementInput(LLVMContext& Context, Instruction *I,
2431                      Instruction *J, unsigned o, bool IBeforeJ) {
2432     Value *CV0 = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), 0);
2433     Value *CV1 = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), 1);
2434
2435     // Compute the fused vector type for this operand
2436     Type *ArgTypeI = I->getOperand(o)->getType();
2437     Type *ArgTypeJ = J->getOperand(o)->getType();
2438     VectorType *VArgType = getVecTypeForPair(ArgTypeI, ArgTypeJ);
2439
2440     Instruction *L = I, *H = J;
2441     Type *ArgTypeL = ArgTypeI, *ArgTypeH = ArgTypeJ;
2442
2443     unsigned numElemL = getNumScalarElements(ArgTypeL);
2444     unsigned numElemH = getNumScalarElements(ArgTypeH);
2445
2446     Value *LOp = L->getOperand(o);
2447     Value *HOp = H->getOperand(o);
2448     unsigned numElem = VArgType->getNumElements();
2449
2450     // First, we check if we can reuse the "original" vector outputs (if these
2451     // exist). We might need a shuffle.
2452     ExtractElementInst *LEE = dyn_cast<ExtractElementInst>(LOp);
2453     ExtractElementInst *HEE = dyn_cast<ExtractElementInst>(HOp);
2454     ShuffleVectorInst *LSV = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LOp);
2455     ShuffleVectorInst *HSV = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(HOp);
2456
2457     // FIXME: If we're fusing shuffle instructions, then we can't apply this
2458     // optimization. The input vectors to the shuffle might be a different
2459     // length from the shuffle outputs. Unfortunately, the replacement
2460     // shuffle mask has already been formed, and the mask entries are sensitive
2461     // to the sizes of the inputs.
2462     bool IsSizeChangeShuffle =
2463       isa<ShuffleVectorInst>(L) &&
2464         (LOp->getType() != L->getType() || HOp->getType() != H->getType());
2465
2466     if ((LEE || LSV) && (HEE || HSV) && !IsSizeChangeShuffle) {
2467       // We can have at most two unique vector inputs.
2468       bool CanUseInputs = true;
2469       Value *I1, *I2 = nullptr;
2470       if (LEE) {
2471         I1 = LEE->getOperand(0);
2472       } else {
2473         I1 = LSV->getOperand(0);
2474         I2 = LSV->getOperand(1);
2475         if (I2 == I1 || isa<UndefValue>(I2))
2476           I2 = nullptr;
2477       }
2478
2479       if (HEE) {
2480         Value *I3 = HEE->getOperand(0);
2481         if (!I2 && I3 != I1)
2482           I2 = I3;
2483         else if (I3 != I1 && I3 != I2)
2484           CanUseInputs = false;
2485       } else {
2486         Value *I3 = HSV->getOperand(0);
2487         if (!I2 && I3 != I1)
2488           I2 = I3;
2489         else if (I3 != I1 && I3 != I2)
2490           CanUseInputs = false;
2491
2492         if (CanUseInputs) {
2493           Value *I4 = HSV->getOperand(1);
2494           if (!isa<UndefValue>(I4)) {
2495             if (!I2 && I4 != I1)
2496               I2 = I4;
2497             else if (I4 != I1 && I4 != I2)
2498               CanUseInputs = false;
2499           }
2500         }
2501       }
2502
2503       if (CanUseInputs) {
2504         unsigned LOpElem =
2505           cast<Instruction>(LOp)->getOperand(0)->getType()
2506             ->getVectorNumElements();
2507
2508         unsigned HOpElem =
2509           cast<Instruction>(HOp)->getOperand(0)->getType()
2510             ->getVectorNumElements();
2511
2512         // We have one or two input vectors. We need to map each index of the
2513         // operands to the index of the original vector.
2514         SmallVector<std::pair<int, int>, 8>  II(numElem);
2515         for (unsigned i = 0; i < numElemL; ++i) {
2516           int Idx, INum;
2517           if (LEE) {
2518             Idx =
2519               cast<ConstantInt>(LEE->getOperand(1))->getSExtValue();
2520             INum = LEE->getOperand(0) == I1 ? 0 : 1;
2521           } else {
2522             Idx = LSV->getMaskValue(i);
2523             if (Idx < (int) LOpElem) {
2524               INum = LSV->getOperand(0) == I1 ? 0 : 1;
2525             } else {
2526               Idx -= LOpElem;
2527               INum = LSV->getOperand(1) == I1 ? 0 : 1;
2528             }
2529           }
2530
2531           II[i] = std::pair<int, int>(Idx, INum);
2532         }
2533         for (unsigned i = 0; i < numElemH; ++i) {
2534           int Idx, INum;
2535           if (HEE) {
2536             Idx =
2537               cast<ConstantInt>(HEE->getOperand(1))->getSExtValue();
2538             INum = HEE->getOperand(0) == I1 ? 0 : 1;
2539           } else {
2540             Idx = HSV->getMaskValue(i);
2541             if (Idx < (int) HOpElem) {
2542               INum = HSV->getOperand(0) == I1 ? 0 : 1;
2543             } else {
2544               Idx -= HOpElem;
2545               INum = HSV->getOperand(1) == I1 ? 0 : 1;
2546             }
2547           }
2548
2549           II[i + numElemL] = std::pair<int, int>(Idx, INum);
2550         }
2551
2552         // We now have an array which tells us from which index of which
2553         // input vector each element of the operand comes.
2554         VectorType *I1T = cast<VectorType>(I1->getType());
2555         unsigned I1Elem = I1T->getNumElements();
2556
2557         if (!I2) {
2558           // In this case there is only one underlying vector input. Check for
2559           // the trivial case where we can use the input directly.
2560           if (I1Elem == numElem) {
2561             bool ElemInOrder = true;
2562             for (unsigned i = 0; i < numElem; ++i) {
2563               if (II[i].first != (int) i && II[i].first != -1) {
2564                 ElemInOrder = false;
2565                 break;
2566               }
2567             }
2568
2569             if (ElemInOrder)
2570               return I1;
2571           }
2572
2573           // A shuffle is needed.
2574           std::vector<Constant *> Mask(numElem);
2575           for (unsigned i = 0; i < numElem; ++i) {
2576             int Idx = II[i].first;
2577             if (Idx == -1)
2578               Mask[i] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2579             else
2580               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), Idx);
2581           }
2582
2583           Instruction *S =
2584             new ShuffleVectorInst(I1, UndefValue::get(I1T),
2585                                   ConstantVector::get(Mask),
2586                                   getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2587                                                      true, o));
2588           S->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2589           return S;
2590         }
2591
2592         VectorType *I2T = cast<VectorType>(I2->getType());
2593         unsigned I2Elem = I2T->getNumElements();
2594
2595         // This input comes from two distinct vectors. The first step is to
2596         // make sure that both vectors are the same length. If not, the
2597         // smaller one will need to grow before they can be shuffled together.
2598         if (I1Elem < I2Elem) {
2599           std::vector<Constant *> Mask(I2Elem);
2600           unsigned v = 0;
2601           for (; v < I1Elem; ++v)
2602             Mask[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), v);
2603           for (; v < I2Elem; ++v)
2604             Mask[v] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2605
2606           Instruction *NewI1 =
2607             new ShuffleVectorInst(I1, UndefValue::get(I1T),
2608                                   ConstantVector::get(Mask),
2609                                   getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2610                                                      true, o, 1));
2611           NewI1->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2612           I1 = NewI1;
2613           I1Elem = I2Elem;
2614         } else if (I1Elem > I2Elem) {
2615           std::vector<Constant *> Mask(I1Elem);
2616           unsigned v = 0;
2617           for (; v < I2Elem; ++v)
2618             Mask[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), v);
2619           for (; v < I1Elem; ++v)
2620             Mask[v] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2621
2622           Instruction *NewI2 =
2623             new ShuffleVectorInst(I2, UndefValue::get(I2T),
2624                                   ConstantVector::get(Mask),
2625                                   getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2626                                                      true, o, 1));
2627           NewI2->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2628           I2 = NewI2;
2629         }
2630
2631         // Now that both I1 and I2 are the same length we can shuffle them
2632         // together (and use the result).
2633         std::vector<Constant *> Mask(numElem);
2634         for (unsigned v = 0; v < numElem; ++v) {
2635           if (II[v].first == -1) {
2636             Mask[v] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2637           } else {
2638             int Idx = II[v].first + II[v].second * I1Elem;
2639             Mask[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), Idx);
2640           }
2641         }
2642
2643         Instruction *NewOp =
2644           new ShuffleVectorInst(I1, I2, ConstantVector::get(Mask),
2645                                 getReplacementName(IBeforeJ ? I : J, true, o));
2646         NewOp->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2647         return NewOp;
2648       }
2649     }
2650
2651     Type *ArgType = ArgTypeL;
2652     if (numElemL < numElemH) {
2653       if (numElemL == 1 && expandIEChain(Context, I, J, o, HOp, numElemH,
2654                                          ArgTypeL, VArgType, IBeforeJ, 1)) {
2655         // This is another short-circuit case: we're combining a scalar into
2656         // a vector that is formed by an IE chain. We've just expanded the IE
2657         // chain, now insert the scalar and we're done.
2658
2659         Instruction *S = InsertElementInst::Create(HOp, LOp, CV0,
2660                            getReplacementName(IBeforeJ ? I : J, true, o));
2661         S->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2662         return S;
2663       } else if (!expandIEChain(Context, I, J, o, LOp, numElemL, ArgTypeL,
2664                                 ArgTypeH, IBeforeJ)) {
2665         // The two vector inputs to the shuffle must be the same length,
2666         // so extend the smaller vector to be the same length as the larger one.
2667         Instruction *NLOp;
2668         if (numElemL > 1) {
2669
2670           std::vector<Constant *> Mask(numElemH);
2671           unsigned v = 0;
2672           for (; v < numElemL; ++v)
2673             Mask[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), v);
2674           for (; v < numElemH; ++v)
2675             Mask[v] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2676
2677           NLOp = new ShuffleVectorInst(LOp, UndefValue::get(ArgTypeL),
2678                                        ConstantVector::get(Mask),
2679                                        getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2680                                                           true, o, 1));
2681         } else {
2682           NLOp = InsertElementInst::Create(UndefValue::get(ArgTypeH), LOp, CV0,
2683                                            getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2684                                                               true, o, 1));
2685         }
2686
2687         NLOp->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2688         LOp = NLOp;
2689       }
2690
2691       ArgType = ArgTypeH;
2692     } else if (numElemL > numElemH) {
2693       if (numElemH == 1 && expandIEChain(Context, I, J, o, LOp, numElemL,
2694                                          ArgTypeH, VArgType, IBeforeJ)) {
2695         Instruction *S =
2696           InsertElementInst::Create(LOp, HOp,
2697                                     ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context),
2698                                                      numElemL),
2699                                     getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2700                                                        true, o));
2701         S->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2702         return S;
2703       } else if (!expandIEChain(Context, I, J, o, HOp, numElemH, ArgTypeH,
2704                                 ArgTypeL, IBeforeJ)) {
2705         Instruction *NHOp;
2706         if (numElemH > 1) {
2707           std::vector<Constant *> Mask(numElemL);
2708           unsigned v = 0;
2709           for (; v < numElemH; ++v)
2710             Mask[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), v);
2711           for (; v < numElemL; ++v)
2712             Mask[v] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2713
2714           NHOp = new ShuffleVectorInst(HOp, UndefValue::get(ArgTypeH),
2715                                        ConstantVector::get(Mask),
2716                                        getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2717                                                           true, o, 1));
2718         } else {
2719           NHOp = InsertElementInst::Create(UndefValue::get(ArgTypeL), HOp, CV0,
2720                                            getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2721                                                               true, o, 1));
2722         }
2723
2724         NHOp->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2725         HOp = NHOp;
2726       }
2727     }
2728
2729     if (ArgType->isVectorTy()) {
2730       unsigned numElem = VArgType->getVectorNumElements();
2731       std::vector<Constant*> Mask(numElem);
2732       for (unsigned v = 0; v < numElem; ++v) {
2733         unsigned Idx = v;
2734         // If the low vector was expanded, we need to skip the extra
2735         // undefined entries.
2736         if (v >= numElemL && numElemH > numElemL)
2737           Idx += (numElemH - numElemL);
2738         Mask[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), Idx);
2739       }
2740
2741       Instruction *BV = new ShuffleVectorInst(LOp, HOp,
2742                           ConstantVector::get(Mask),
2743                           getReplacementName(IBeforeJ ? I : J, true, o));
2744       BV->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2745       return BV;
2746     }
2747
2748     Instruction *BV1 = InsertElementInst::Create(
2749                                           UndefValue::get(VArgType), LOp, CV0,
2750                                           getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2751                                                              true, o, 1));
2752     BV1->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2753     Instruction *BV2 = InsertElementInst::Create(BV1, HOp, CV1,
2754                                           getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2755                                                              true, o, 2));
2756     BV2->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2757     return BV2;
2758   }
2759
2760   // This function creates an array of values that will be used as the inputs
2761   // to the vector instruction that fuses I with J.
2762   void BBVectorize::getReplacementInputsForPair(LLVMContext& Context,
2763                      Instruction *I, Instruction *J,
2764                      SmallVectorImpl<Value *> &ReplacedOperands,
2765                      bool IBeforeJ) {
2766     unsigned NumOperands = I->getNumOperands();
2767
2768     for (unsigned p = 0, o = NumOperands-1; p < NumOperands; ++p, --o) {
2769       // Iterate backward so that we look at the store pointer
2770       // first and know whether or not we need to flip the inputs.
2771
2772       if (isa<LoadInst>(I) || (o == 1 && isa<StoreInst>(I))) {
2773         // This is the pointer for a load/store instruction.
2774         ReplacedOperands[o] = getReplacementPointerInput(Context, I, J, o);
2775         continue;
2776       } else if (isa<CallInst>(I)) {
2777         Function *F = cast<CallInst>(I)->getCalledFunction();
2778         Intrinsic::ID IID = F->getIntrinsicID();
2779         if (o == NumOperands-1) {
2780           BasicBlock &BB = *I->getParent();
2781
2782           Module *M = BB.getParent()->getParent();
2783           Type *ArgTypeI = I->getType();
2784           Type *ArgTypeJ = J->getType();
2785           Type *VArgType = getVecTypeForPair(ArgTypeI, ArgTypeJ);
2786
2787           ReplacedOperands[o] = Intrinsic::getDeclaration(M, IID, VArgType);
2788           continue;
2789         } else if ((IID == Intrinsic::powi || IID == Intrinsic::ctlz ||
2790                     IID == Intrinsic::cttz) && o == 1) {
2791           // The second argument of powi/ctlz/cttz is a single integer/constant
2792           // and we've already checked that both arguments are equal.
2793           // As a result, we just keep I's second argument.
2794           ReplacedOperands[o] = I->getOperand(o);
2795           continue;
2796         }
2797       } else if (isa<ShuffleVectorInst>(I) && o == NumOperands-1) {
2798         ReplacedOperands[o] = getReplacementShuffleMask(Context, I, J);
2799         continue;
2800       }
2801
2802       ReplacedOperands[o] = getReplacementInput(Context, I, J, o, IBeforeJ);
2803     }
2804   }
2805
2806   // This function creates two values that represent the outputs of the
2807   // original I and J instructions. These are generally vector shuffles
2808   // or extracts. In many cases, these will end up being unused and, thus,
2809   // eliminated by later passes.
2810   void BBVectorize::replaceOutputsOfPair(LLVMContext& Context, Instruction *I,
2811                      Instruction *J, Instruction *K,
2812                      Instruction *&InsertionPt,
2813                      Instruction *&K1, Instruction *&K2) {
2814     if (isa<StoreInst>(I))
2815       return;
2816
2817     Type *IType = I->getType();
2818     Type *JType = J->getType();
2819
2820     VectorType *VType = getVecTypeForPair(IType, JType);
2821     unsigned numElem = VType->getNumElements();
2822
2823     unsigned numElemI = getNumScalarElements(IType);
2824     unsigned numElemJ = getNumScalarElements(JType);
2825
2826     if (IType->isVectorTy()) {
2827       std::vector<Constant *> Mask1(numElemI), Mask2(numElemI);
2828       for (unsigned v = 0; v < numElemI; ++v) {
2829         Mask1[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), v);
2830         Mask2[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), numElemJ + v);
2831       }
2832
2833       K1 = new ShuffleVectorInst(K, UndefValue::get(VType),
2834                                  ConstantVector::get(Mask1),
2835                                  getReplacementName(K, false, 1));
2836     } else {
2837       Value *CV0 = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), 0);
2838       K1 = ExtractElementInst::Create(K, CV0, getReplacementName(K, false, 1));
2839     }
2840
2841     if (JType->isVectorTy()) {
2842       std::vector<Constant *> Mask1(numElemJ), Mask2(numElemJ);
2843       for (unsigned v = 0; v < numElemJ; ++v) {
2844         Mask1[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), v);
2845         Mask2[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), numElemI + v);
2846       }
2847
2848       K2 = new ShuffleVectorInst(K, UndefValue::get(VType),
2849                                  ConstantVector::get(Mask2),
2850                                  getReplacementName(K, false, 2));
2851     } else {
2852       Value *CV1 = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), numElem - 1);
2853       K2 = ExtractElementInst::Create(K, CV1, getReplacementName(K, false, 2));
2854     }
2855
2856     K1->insertAfter(K);
2857     K2->insertAfter(K1);
2858     InsertionPt = K2;
2859   }
2860
2861   // Move all uses of the function I (including pairing-induced uses) after J.
2862   bool BBVectorize::canMoveUsesOfIAfterJ(BasicBlock &BB,
2863                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs,
2864                      Instruction *I, Instruction *J) {
2865     // Skip to the first instruction past I.
2866     BasicBlock::iterator L = std::next(BasicBlock::iterator(I));
2867
2868     DenseSet<Value *> Users;
2869     AliasSetTracker WriteSet(*AA);
2870     if (I->mayWriteToMemory()) WriteSet.add(I);
2871
2872     for (; cast<Instruction>(L) != J; ++L)
2873       (void) trackUsesOfI(Users, WriteSet, I, L, true, &LoadMoveSetPairs);
2874
2875     assert(cast<Instruction>(L) == J &&
2876       "Tracking has not proceeded far enough to check for dependencies");
2877     // If J is now in the use set of I, then trackUsesOfI will return true
2878     // and we have a dependency cycle (and the fusing operation must abort).
2879     return !trackUsesOfI(Users, WriteSet, I, J, true, &LoadMoveSetPairs);
2880   }
2881
2882   // Move all uses of the function I (including pairing-induced uses) after J.
2883   void BBVectorize::moveUsesOfIAfterJ(BasicBlock &BB,
2884                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs,
2885                      Instruction *&InsertionPt,
2886                      Instruction *I, Instruction *J) {
2887     // Skip to the first instruction past I.
2888     BasicBlock::iterator L = std::next(BasicBlock::iterator(I));
2889
2890     DenseSet<Value *> Users;
2891     AliasSetTracker WriteSet(*AA);
2892     if (I->mayWriteToMemory()) WriteSet.add(I);
2893
2894     for (; cast<Instruction>(L) != J;) {
2895       if (trackUsesOfI(Users, WriteSet, I, L, true, &LoadMoveSetPairs)) {
2896         // Move this instruction
2897         Instruction *InstToMove = L; ++L;
2898
2899         DEBUG(dbgs() << "BBV: moving: " << *InstToMove <<
2900                         " to after " << *InsertionPt << "\n");
2901         InstToMove->removeFromParent();
2902         InstToMove->insertAfter(InsertionPt);
2903         InsertionPt = InstToMove;
2904       } else {
2905         ++L;
2906       }
2907     }
2908   }
2909
2910   // Collect all load instruction that are in the move set of a given first
2911   // pair member.  These loads depend on the first instruction, I, and so need
2912   // to be moved after J (the second instruction) when the pair is fused.
2913   void BBVectorize::collectPairLoadMoveSet(BasicBlock &BB,
2914                      DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
2915                      DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &LoadMoveSet,
2916                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs,
2917                      Instruction *I) {
2918     // Skip to the first instruction past I.
2919     BasicBlock::iterator L = std::next(BasicBlock::iterator(I));
2920
2921     DenseSet<Value *> Users;
2922     AliasSetTracker WriteSet(*AA);
2923     if (I->mayWriteToMemory()) WriteSet.add(I);
2924
2925     // Note: We cannot end the loop when we reach J because J could be moved
2926     // farther down the use chain by another instruction pairing. Also, J
2927     // could be before I if this is an inverted input.
2928     for (BasicBlock::iterator E = BB.end(); cast<Instruction>(L) != E; ++L) {
2929       if (trackUsesOfI(Users, WriteSet, I, L)) {
2930         if (L->mayReadFromMemory()) {
2931           LoadMoveSet[L].push_back(I);
2932           LoadMoveSetPairs.insert(ValuePair(L, I));
2933         }
2934       }
2935     }
2936   }
2937
2938   // In cases where both load/stores and the computation of their pointers
2939   // are chosen for vectorization, we can end up in a situation where the
2940   // aliasing analysis starts returning different query results as the
2941   // process of fusing instruction pairs continues. Because the algorithm
2942   // relies on finding the same use dags here as were found earlier, we'll
2943   // need to precompute the necessary aliasing information here and then
2944   // manually update it during the fusion process.
2945   void BBVectorize::collectLoadMoveSet(BasicBlock &BB,
2946                      std::vector<Value *> &PairableInsts,
2947                      DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
2948                      DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &LoadMoveSet,
2949                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs) {
2950     for (std::vector<Value *>::iterator PI = PairableInsts.begin(),
2951          PIE = PairableInsts.end(); PI != PIE; ++PI) {
2952       DenseMap<Value *, Value *>::iterator P = ChosenPairs.find(*PI);
2953       if (P == ChosenPairs.end()) continue;
2954
2955       Instruction *I = cast<Instruction>(P->first);
2956       collectPairLoadMoveSet(BB, ChosenPairs, LoadMoveSet,
2957                              LoadMoveSetPairs, I);
2958     }
2959   }
2960
2961   // This function fuses the chosen instruction pairs into vector instructions,
2962   // taking care preserve any needed scalar outputs and, then, it reorders the
2963   // remaining instructions as needed (users of the first member of the pair
2964   // need to be moved to after the location of the second member of the pair
2965   // because the vector instruction is inserted in the location of the pair's
2966   // second member).
2967   void BBVectorize::fuseChosenPairs(BasicBlock &BB,
2968              std::vector<Value *> &PairableInsts,
2969              DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
2970              DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
2971              DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
2972              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
2973              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairDeps) {
2974     LLVMContext& Context = BB.getContext();
2975
2976     // During the vectorization process, the order of the pairs to be fused
2977     // could be flipped. So we'll add each pair, flipped, into the ChosenPairs
2978     // list. After a pair is fused, the flipped pair is removed from the list.
2979     DenseSet<ValuePair> FlippedPairs;
2980     for (DenseMap<Value *, Value *>::iterator P = ChosenPairs.begin(),
2981          E = ChosenPairs.end(); P != E; ++P)
2982       FlippedPairs.insert(ValuePair(P->second, P->first));
2983     for (DenseSet<ValuePair>::iterator P = FlippedPairs.begin(),
2984          E = FlippedPairs.end(); P != E; ++P)
2985       ChosenPairs.insert(*P);
2986
2987     DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > LoadMoveSet;
2988     DenseSet<ValuePair> LoadMoveSetPairs;
2989     collectLoadMoveSet(BB, PairableInsts, ChosenPairs,
2990                        LoadMoveSet, LoadMoveSetPairs);
2991
2992     DEBUG(dbgs() << "BBV: initial: \n" << BB << "\n");
2993
2994     for (BasicBlock::iterator PI = BB.getFirstInsertionPt(); PI != BB.end();) {
2995       DenseMap<Value *, Value *>::iterator P = ChosenPairs.find(PI);
2996       if (P == ChosenPairs.end()) {
2997         ++PI;
2998         continue;
2999       }
3000
3001       if (getDepthFactor(P->first) == 0) {
3002         // These instructions are not really fused, but are tracked as though
3003         // they are. Any case in which it would be interesting to fuse them
3004         // will be taken care of by InstCombine.
3005         --NumFusedOps;
3006         ++PI;
3007         continue;
3008       }
3009
3010       Instruction *I = cast<Instruction>(P->first),
3011         *J = cast<Instruction>(P->second);
3012
3013       DEBUG(dbgs() << "BBV: fusing: " << *I <<
3014              " <-> " << *J << "\n");
3015
3016       // Remove the pair and flipped pair from the list.
3017       DenseMap<Value *, Value *>::iterator FP = ChosenPairs.find(P->second);
3018       assert(FP != ChosenPairs.end() && "Flipped pair not found in list");
3019       ChosenPairs.erase(FP);
3020       ChosenPairs.erase(P);
3021
3022       if (!canMoveUsesOfIAfterJ(BB, LoadMoveSetPairs, I, J)) {
3023         DEBUG(dbgs() << "BBV: fusion of: " << *I <<
3024                " <-> " << *J <<
3025                " aborted because of non-trivial dependency cycle\n");
3026         --NumFusedOps;
3027         ++PI;
3028         continue;
3029       }
3030
3031       // If the pair must have the other order, then flip it.
3032       bool FlipPairOrder = FixedOrderPairs.count(ValuePair(J, I));
3033       if (!FlipPairOrder && !FixedOrderPairs.count(ValuePair(I, J))) {
3034         // This pair does not have a fixed order, and so we might want to
3035         // flip it if that will yield fewer shuffles. We count the number
3036         // of dependencies connected via swaps, and those directly connected,
3037         // and flip the order if the number of swaps is greater.
3038         bool OrigOrder = true;
3039         DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator IJ =
3040           ConnectedPairDeps.find(ValuePair(I, J));
3041         if (IJ == ConnectedPairDeps.end()) {
3042           IJ = ConnectedPairDeps.find(ValuePair(J, I));
3043           OrigOrder = false;
3044         }
3045
3046         if (IJ != ConnectedPairDeps.end()) {
3047           unsigned NumDepsDirect = 0, NumDepsSwap = 0;
3048           for (std::vector<ValuePair>::iterator T = IJ->second.begin(),
3049                TE = IJ->second.end(); T != TE; ++T) {
3050             VPPair Q(IJ->first, *T);
3051             DenseMap<VPPair, unsigned>::iterator R =
3052               PairConnectionTypes.find(VPPair(Q.second, Q.first));
3053             assert(R != PairConnectionTypes.end() &&
3054                    "Cannot find pair connection type");
3055             if (R->second == PairConnectionDirect)
3056               ++NumDepsDirect;
3057             else if (R->second == PairConnectionSwap)
3058               ++NumDepsSwap;
3059           }
3060
3061           if (!OrigOrder)
3062             std::swap(NumDepsDirect, NumDepsSwap);
3063
3064           if (NumDepsSwap > NumDepsDirect) {
3065             FlipPairOrder = true;
3066             DEBUG(dbgs() << "BBV: reordering pair: " << *I <<
3067                             " <-> " << *J << "\n");
3068           }
3069         }
3070       }
3071
3072       Instruction *L = I, *H = J;
3073       if (FlipPairOrder)
3074         std::swap(H, L);
3075
3076       // If the pair being fused uses the opposite order from that in the pair
3077       // connection map, then we need to flip the types.
3078       DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator HL =
3079         ConnectedPairs.find(ValuePair(H, L));
3080       if (HL != ConnectedPairs.end())
3081         for (std::vector<ValuePair>::iterator T = HL->second.begin(),
3082              TE = HL->second.end(); T != TE; ++T) {
3083           VPPair Q(HL->first, *T);
3084           DenseMap<VPPair, unsigned>::iterator R = PairConnectionTypes.find(Q);
3085           assert(R != PairConnectionTypes.end() &&
3086                  "Cannot find pair connection type");
3087           if (R->second == PairConnectionDirect)
3088             R->second = PairConnectionSwap;
3089           else if (R->second == PairConnectionSwap)
3090             R->second = PairConnectionDirect;
3091         }
3092
3093       bool LBeforeH = !FlipPairOrder;
3094       unsigned NumOperands = I->getNumOperands();
3095       SmallVector<Value *, 3> ReplacedOperands(NumOperands);
3096       getReplacementInputsForPair(Context, L, H, ReplacedOperands,
3097                                   LBeforeH);
3098
3099       // Make a copy of the original operation, change its type to the vector
3100       // type and replace its operands with the vector operands.
3101       Instruction *K = L->clone();
3102       if (L->hasName())
3103         K->takeName(L);
3104       else if (H->hasName())
3105         K->takeName(H);
3106
3107       if (auto CS = CallSite(K)) {
3108         SmallVector<Type *, 3> Tys;
3109         FunctionType *Old = CS.getFunctionType();
3110         unsigned NumOld = Old->getNumParams();
3111         assert(NumOld <= ReplacedOperands.size());
3112         for (unsigned i = 0; i != NumOld; ++i)
3113           Tys.push_back(ReplacedOperands[i]->getType());
3114         CS.mutateFunctionType(
3115             FunctionType::get(getVecTypeForPair(L->getType(), H->getType()),
3116                               Tys, Old->isVarArg()));
3117       } else if (!isa<StoreInst>(K))
3118         K->mutateType(getVecTypeForPair(L->getType(), H->getType()));
3119
3120       unsigned KnownIDs[] = {
3121         LLVMContext::MD_tbaa,
3122         LLVMContext::MD_alias_scope,
3123         LLVMContext::MD_noalias,
3124         LLVMContext::MD_fpmath
3125       };
3126       combineMetadata(K, H, KnownIDs);
3127       K->intersectOptionalDataWith(H);
3128
3129       for (unsigned o = 0; o < NumOperands; ++o)
3130         K->setOperand(o, ReplacedOperands[o]);
3131
3132       K->insertAfter(J);
3133
3134       // Instruction insertion point:
3135       Instruction *InsertionPt = K;
3136       Instruction *K1 = nullptr, *K2 = nullptr;
3137       replaceOutputsOfPair(Context, L, H, K, InsertionPt, K1, K2);
3138
3139       // The use dag of the first original instruction must be moved to after
3140       // the location of the second instruction. The entire use dag of the
3141       // first instruction is disjoint from the input dag of the second
3142       // (by definition), and so commutes with it.
3143
3144       moveUsesOfIAfterJ(BB, LoadMoveSetPairs, InsertionPt, I, J);
3145
3146       if (!isa<StoreInst>(I)) {
3147         L->replaceAllUsesWith(K1);
3148         H->replaceAllUsesWith(K2);
3149       }
3150
3151       // Instructions that may read from memory may be in the load move set.
3152       // Once an instruction is fused, we no longer need its move set, and so
3153       // the values of the map never need to be updated. However, when a load
3154       // is fused, we need to merge the entries from both instructions in the
3155       // pair in case those instructions were in the move set of some other
3156       // yet-to-be-fused pair. The loads in question are the keys of the map.
3157       if (I->mayReadFromMemory()) {
3158         std::vector<ValuePair> NewSetMembers;
3159         DenseMap<Value *, std::vector<Value *> >::iterator II =
3160           LoadMoveSet.find(I);
3161         if (II != LoadMoveSet.end())
3162           for (std::vector<Value *>::iterator N = II->second.begin(),
3163                NE = II->second.end(); N != NE; ++N)
3164             NewSetMembers.push_back(ValuePair(K, *N));
3165         DenseMap<Value *, std::vector<Value *> >::iterator JJ =
3166           LoadMoveSet.find(J);
3167         if (JJ != LoadMoveSet.end())
3168           for (std::vector<Value *>::iterator N = JJ->second.begin(),
3169                NE = JJ->second.end(); N != NE; ++N)
3170             NewSetMembers.push_back(ValuePair(K, *N));
3171         for (std::vector<ValuePair>::iterator A = NewSetMembers.begin(),
3172              AE = NewSetMembers.end(); A != AE; ++A) {
3173           LoadMoveSet[A->first].push_back(A->second);
3174           LoadMoveSetPairs.insert(*A);
3175         }
3176       }
3177
3178       // Before removing I, set the iterator to the next instruction.
3179       PI = std::next(BasicBlock::iterator(I));
3180       if (cast<Instruction>(PI) == J)
3181         ++PI;
3182
3183       SE->forgetValue(I);
3184       SE->forgetValue(J);
3185       I->eraseFromParent();
3186       J->eraseFromParent();
3187
3188       DEBUG(if (PrintAfterEveryPair) dbgs() << "BBV: block is now: \n" <<
3189                                                BB << "\n");
3190     }
3191
3192     DEBUG(dbgs() << "BBV: final: \n" << BB << "\n");
3193   }
3194 }
3195
3196 char BBVectorize::ID = 0;
3197 static const char bb_vectorize_name[] = "Basic-Block Vectorization";
3198 INITIALIZE_PASS_BEGIN(BBVectorize, BBV_NAME, bb_vectorize_name, false, false)
3199 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
3200 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfoWrapperPass)
3201 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetTransformInfoWrapperPass)
3202 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
3203 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ScalarEvolutionWrapperPass)
3204 INITIALIZE_PASS_END(BBVectorize, BBV_NAME, bb_vectorize_name, false, false)
3205
3206 BasicBlockPass *llvm::createBBVectorizePass(const VectorizeConfig &C) {
3207   return new BBVectorize(C);
3208 }
3209
3210 bool
3211 llvm::vectorizeBasicBlock(Pass *P, BasicBlock &BB, const VectorizeConfig &C) {
3212   BBVectorize BBVectorizer(P, *BB.getParent(), C);
3213   return BBVectorizer.vectorizeBB(BB);
3214 }
3215
3216 //===----------------------------------------------------------------------===//
3217 VectorizeConfig::VectorizeConfig() {
3218   VectorBits = ::VectorBits;
3219   VectorizeBools = !::NoBools;
3220   VectorizeInts = !::NoInts;
3221   VectorizeFloats = !::NoFloats;
3222   VectorizePointers = !::NoPointers;
3223   VectorizeCasts = !::NoCasts;
3224   VectorizeMath = !::NoMath;
3225   VectorizeBitManipulations = !::NoBitManipulation;
3226   VectorizeFMA = !::NoFMA;
3227   VectorizeSelect = !::NoSelect;
3228   VectorizeCmp = !::NoCmp;
3229   VectorizeGEP = !::NoGEP;
3230   VectorizeMemOps = !::NoMemOps;
3231   AlignedOnly = ::AlignedOnly;
3232   ReqChainDepth= ::ReqChainDepth;
3233   SearchLimit = ::SearchLimit;
3234   MaxCandPairsForCycleCheck = ::MaxCandPairsForCycleCheck;
3235   SplatBreaksChain = ::SplatBreaksChain;
3236   MaxInsts = ::MaxInsts;
3237   MaxPairs = ::MaxPairs;
3238   MaxIter = ::MaxIter;
3239   Pow2LenOnly = ::Pow2LenOnly;
3240   NoMemOpBoost = ::NoMemOpBoost;
3241   FastDep = ::FastDep;
3242 }