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/GlobalsModRef.h"
  29 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolution.h"
  30 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionAliasAnalysis.h"
  31 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpressions.h"
  32 #include "llvm/Analysis/TargetLibraryInfo.h"
  33 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
  34 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  35 #include "llvm/IR/Constants.h"
  36 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
  37 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
  38 #include "llvm/IR/Dominators.h"
  39 #include "llvm/IR/Function.h"
  40 #include "llvm/IR/Instructions.h"
  41 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
  42 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
  43 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
  44 #include "llvm/IR/Metadata.h"
  45 #include "llvm/IR/Module.h"
  46 #include "llvm/IR/Type.h"
  47 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
  48 #include "llvm/Pass.h"
  49 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  50 #include "llvm/Support/Debug.h"
  51 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  52 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
  53 #include <algorithm>
  54 using namespace llvm;
  55
  56 #define DEBUG_TYPE BBV_NAME
  57
  58 static cl::opt<bool>
  59 IgnoreTargetInfo("bb-vectorize-ignore-target-info",  cl::init(false),
  60   cl::Hidden, cl::desc("Ignore target information"));
  61
  62 static cl::opt<unsigned>
  63 ReqChainDepth("bb-vectorize-req-chain-depth", cl::init(6), cl::Hidden,
  64   cl::desc("The required chain depth for vectorization"));
  65
  66 static cl::opt<bool>
  67 UseChainDepthWithTI("bb-vectorize-use-chain-depth",  cl::init(false),
  68   cl::Hidden, cl::desc("Use the chain depth requirement with"
  69                        " target information"));
  70
  71 static cl::opt<unsigned>
  72 SearchLimit("bb-vectorize-search-limit", cl::init(400), cl::Hidden,
  73   cl::desc("The maximum search distance for instruction pairs"));
  74
  75 static cl::opt<bool>
  76 SplatBreaksChain("bb-vectorize-splat-breaks-chain", cl::init(false), cl::Hidden,
  77   cl::desc("Replicating one element to a pair breaks the chain"));
  78
  79 static cl::opt<unsigned>
  80 VectorBits("bb-vectorize-vector-bits", cl::init(128), cl::Hidden,
  81   cl::desc("The size of the native vector registers"));
  82
  83 static cl::opt<unsigned>
  84 MaxIter("bb-vectorize-max-iter", cl::init(0), cl::Hidden,
  85   cl::desc("The maximum number of pairing iterations"));
  86
  87 static cl::opt<bool>
  88 Pow2LenOnly("bb-vectorize-pow2-len-only", cl::init(false), cl::Hidden,
  89   cl::desc("Don't try to form non-2^n-length vectors"));
  90
  91 static cl::opt<unsigned>
  92 MaxInsts("bb-vectorize-max-instr-per-group", cl::init(500), cl::Hidden,
  93   cl::desc("The maximum number of pairable instructions per group"));
  94
  95 static cl::opt<unsigned>
  96 MaxPairs("bb-vectorize-max-pairs-per-group", cl::init(3000), cl::Hidden,
  97   cl::desc("The maximum number of candidate instruction pairs per group"));
  98
  99 static cl::opt<unsigned>
 100 MaxCandPairsForCycleCheck("bb-vectorize-max-cycle-check-pairs", cl::init(200),
 101   cl::Hidden, cl::desc("The maximum number of candidate pairs with which to use"
 102                        " a full cycle check"));
 103
 104 static cl::opt<bool>
 105 NoBools("bb-vectorize-no-bools", cl::init(false), cl::Hidden,
 106   cl::desc("Don't try to vectorize boolean (i1) values"));
 107
 108 static cl::opt<bool>
 109 NoInts("bb-vectorize-no-ints", cl::init(false), cl::Hidden,
 110   cl::desc("Don't try to vectorize integer values"));
 111
 112 static cl::opt<bool>
 113 NoFloats("bb-vectorize-no-floats", cl::init(false), cl::Hidden,
 114   cl::desc("Don't try to vectorize floating-point values"));
 115
 116 // FIXME: This should default to false once pointer vector support works.
 117 static cl::opt<bool>
 118 NoPointers("bb-vectorize-no-pointers", cl::init(/*false*/ true), cl::Hidden,
 119   cl::desc("Don't try to vectorize pointer values"));
 120
 121 static cl::opt<bool>
 122 NoCasts("bb-vectorize-no-casts", cl::init(false), cl::Hidden,
 123   cl::desc("Don't try to vectorize casting (conversion) operations"));
 124
 125 static cl::opt<bool>
 126 NoMath("bb-vectorize-no-math", cl::init(false), cl::Hidden,
 127   cl::desc("Don't try to vectorize floating-point math intrinsics"));
 128
 129 static cl::opt<bool>
 130   NoBitManipulation("bb-vectorize-no-bitmanip", cl::init(false), cl::Hidden,
 131   cl::desc("Don't try to vectorize BitManipulation intrinsics"));
 132
 133 static cl::opt<bool>
 134 NoFMA("bb-vectorize-no-fma", cl::init(false), cl::Hidden,
 135   cl::desc("Don't try to vectorize the fused-multiply-add intrinsic"));
 136
 137 static cl::opt<bool>
 138 NoSelect("bb-vectorize-no-select", cl::init(false), cl::Hidden,
 139   cl::desc("Don't try to vectorize select instructions"));
 140
 141 static cl::opt<bool>
 142 NoCmp("bb-vectorize-no-cmp", cl::init(false), cl::Hidden,
 143   cl::desc("Don't try to vectorize comparison instructions"));
 144
 145 static cl::opt<bool>
 146 NoGEP("bb-vectorize-no-gep", cl::init(false), cl::Hidden,
 147   cl::desc("Don't try to vectorize getelementptr instructions"));
 148
 149 static cl::opt<bool>
 150 NoMemOps("bb-vectorize-no-mem-ops", cl::init(false), cl::Hidden,
 151   cl::desc("Don't try to vectorize loads and stores"));
 152
 153 static cl::opt<bool>
 154 AlignedOnly("bb-vectorize-aligned-only", cl::init(false), cl::Hidden,
 155   cl::desc("Only generate aligned loads and stores"));
 156
 157 static cl::opt<bool>
 158 NoMemOpBoost("bb-vectorize-no-mem-op-boost",
 159   cl::init(false), cl::Hidden,
 160   cl::desc("Don't boost the chain-depth contribution of loads and stores"));
 161
 162 static cl::opt<bool>
 163 FastDep("bb-vectorize-fast-dep", cl::init(false), cl::Hidden,
 164   cl::desc("Use a fast instruction dependency analysis"));
 165
 166 #ifndef NDEBUG
 167 static cl::opt<bool>
 168 DebugInstructionExamination("bb-vectorize-debug-instruction-examination",
 169   cl::init(false), cl::Hidden,
 170   cl::desc("When debugging is enabled, output information on the"
 171            " instruction-examination process"));
 172 static cl::opt<bool>
 173 DebugCandidateSelection("bb-vectorize-debug-candidate-selection",
 174   cl::init(false), cl::Hidden,
 175   cl::desc("When debugging is enabled, output information on the"
 176            " candidate-selection process"));
 177 static cl::opt<bool>
 178 DebugPairSelection("bb-vectorize-debug-pair-selection",
 179   cl::init(false), cl::Hidden,
 180   cl::desc("When debugging is enabled, output information on the"
 181            " pair-selection process"));
 182 static cl::opt<bool>
 183 DebugCycleCheck("bb-vectorize-debug-cycle-check",
 184   cl::init(false), cl::Hidden,
 185   cl::desc("When debugging is enabled, output information on the"
 186            " cycle-checking process"));
 187
 188 static cl::opt<bool>
 189 PrintAfterEveryPair("bb-vectorize-debug-print-after-every-pair",
 190   cl::init(false), cl::Hidden,
 191   cl::desc("When debugging is enabled, dump the basic block after"
 192            " every pair is fused"));
 193 #endif
 194
 195 STATISTIC(NumFusedOps, "Number of operations fused by bb-vectorize");
 196
 197 namespace {
 198   struct BBVectorize : public BasicBlockPass {
 199     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
 200
 201     const VectorizeConfig Config;
 202
 203     BBVectorize(const VectorizeConfig &C = VectorizeConfig())
 204       : BasicBlockPass(ID), Config(C) {
 205       initializeBBVectorizePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
 206     }
 207
 208     BBVectorize(Pass *P, Function &F, const VectorizeConfig &C)
 209       : BasicBlockPass(ID), Config(C) {
 210       AA = &P->getAnalysis<AAResultsWrapperPass>().getAAResults();
 211       DT = &P->getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
 212       SE = &P->getAnalysis<ScalarEvolutionWrapperPass>().getSE();
 213       TLI = &P->getAnalysis<TargetLibraryInfoWrapperPass>().getTLI();
 214       TTI = IgnoreTargetInfo
 215                 ? nullptr
 216                 : &P->getAnalysis<TargetTransformInfoWrapperPass>().getTTI(F);
 217     }
 218
 219     typedef std::pair<Value *, Value *> ValuePair;
 220     typedef std::pair<ValuePair, int> ValuePairWithCost;
 221     typedef std::pair<ValuePair, size_t> ValuePairWithDepth;
 222     typedef std::pair<ValuePair, ValuePair> VPPair; // A ValuePair pair
 223     typedef std::pair<VPPair, unsigned> VPPairWithType;
 224
 225     AliasAnalysis *AA;
 226     DominatorTree *DT;
 227     ScalarEvolution *SE;
 228     const TargetLibraryInfo *TLI;
 229     const TargetTransformInfo *TTI;
 230
 231     // FIXME: const correct?
 232
 233     bool vectorizePairs(BasicBlock &BB, bool NonPow2Len = false);
 234
 235     bool getCandidatePairs(BasicBlock &BB,
 236                        BasicBlock::iterator &Start,
 237                        DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 238                        DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
 239                        DenseMap<ValuePair, int> &CandidatePairCostSavings,
 240                        std::vector<Value *> &PairableInsts, bool NonPow2Len);
 241
 242     // FIXME: The current implementation does not account for pairs that
 243     // are connected in multiple ways. For example:
 244     //   C1 = A1 / A2; C2 = A2 / A1 (which may be both direct and a swap)
 245     enum PairConnectionType {
 246       PairConnectionDirect,
 247       PairConnectionSwap,
 248       PairConnectionSplat
 249     };
 250
 251     void computeConnectedPairs(
 252              DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 253              DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
 254              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 255              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 256              DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes);
 257
 258     void buildDepMap(BasicBlock &BB,
 259              DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 260              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 261              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers);
 262
 263     void choosePairs(DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 264              DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
 265              DenseMap<ValuePair, int> &CandidatePairCostSavings,
 266              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 267              DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
 268              DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
 269              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 270              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairDeps,
 271              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
 272              DenseMap<Value *, Value *>& ChosenPairs);
 273
 274     void fuseChosenPairs(BasicBlock &BB,
 275              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 276              DenseMap<Value *, Value *>& ChosenPairs,
 277              DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
 278              DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
 279              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 280              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairDeps);
 281
 282
 283     bool isInstVectorizable(Instruction *I, bool &IsSimpleLoadStore);
 284
 285     bool areInstsCompatible(Instruction *I, Instruction *J,
 286                        bool IsSimpleLoadStore, bool NonPow2Len,
 287                        int &CostSavings, int &FixedOrder);
 288
 289     bool trackUsesOfI(DenseSet<Value *> &Users,
 290                       AliasSetTracker &WriteSet, Instruction *I,
 291                       Instruction *J, bool UpdateUsers = true,
 292                       DenseSet<ValuePair> *LoadMoveSetPairs = nullptr);
 293
 294   void computePairsConnectedTo(
 295              DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 296              DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
 297              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 298              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 299              DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
 300              ValuePair P);
 301
 302     bool pairsConflict(ValuePair P, ValuePair Q,
 303              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
 304              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >
 305                *PairableInstUserMap = nullptr,
 306              DenseSet<VPPair> *PairableInstUserPairSet = nullptr);
 307
 308     bool pairWillFormCycle(ValuePair P,
 309              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &PairableInstUsers,
 310              DenseSet<ValuePair> &CurrentPairs);
 311
 312     void pruneDAGFor(
 313              DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 314              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 315              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 316              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
 317              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &PairableInstUserMap,
 318              DenseSet<VPPair> &PairableInstUserPairSet,
 319              DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
 320              DenseMap<ValuePair, size_t> &DAG,
 321              DenseSet<ValuePair> &PrunedDAG, ValuePair J,
 322              bool UseCycleCheck);
 323
 324     void buildInitialDAGFor(
 325              DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 326              DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
 327              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 328              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 329              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
 330              DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
 331              DenseMap<ValuePair, size_t> &DAG, ValuePair J);
 332
 333     void findBestDAGFor(
 334              DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 335              DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
 336              DenseMap<ValuePair, int> &CandidatePairCostSavings,
 337              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 338              DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
 339              DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
 340              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 341              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairDeps,
 342              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
 343              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &PairableInstUserMap,
 344              DenseSet<VPPair> &PairableInstUserPairSet,
 345              DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
 346              DenseSet<ValuePair> &BestDAG, size_t &BestMaxDepth,
 347              int &BestEffSize, Value *II, std::vector<Value *>&JJ,
 348              bool UseCycleCheck);
 349
 350     Value *getReplacementPointerInput(LLVMContext& Context, Instruction *I,
 351                      Instruction *J, unsigned o);
 352
 353     void fillNewShuffleMask(LLVMContext& Context, Instruction *J,
 354                      unsigned MaskOffset, unsigned NumInElem,
 355                      unsigned NumInElem1, unsigned IdxOffset,
 356                      std::vector<Constant*> &Mask);
 357
 358     Value *getReplacementShuffleMask(LLVMContext& Context, Instruction *I,
 359                      Instruction *J);
 360
 361     bool expandIEChain(LLVMContext& Context, Instruction *I, Instruction *J,
 362                        unsigned o, Value *&LOp, unsigned numElemL,
 363                        Type *ArgTypeL, Type *ArgTypeR, bool IBeforeJ,
 364                        unsigned IdxOff = 0);
 365
 366     Value *getReplacementInput(LLVMContext& Context, Instruction *I,
 367                      Instruction *J, unsigned o, bool IBeforeJ);
 368
 369     void getReplacementInputsForPair(LLVMContext& Context, Instruction *I,
 370                      Instruction *J, SmallVectorImpl<Value *> &ReplacedOperands,
 371                      bool IBeforeJ);
 372
 373     void replaceOutputsOfPair(LLVMContext& Context, Instruction *I,
 374                      Instruction *J, Instruction *K,
 375                      Instruction *&InsertionPt, Instruction *&K1,
 376                      Instruction *&K2);
 377
 378     void collectPairLoadMoveSet(BasicBlock &BB,
 379                      DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
 380                      DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &LoadMoveSet,
 381                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs,
 382                      Instruction *I);
 383
 384     void collectLoadMoveSet(BasicBlock &BB,
 385                      std::vector<Value *> &PairableInsts,
 386                      DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
 387                      DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &LoadMoveSet,
 388                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs);
 389
 390     bool canMoveUsesOfIAfterJ(BasicBlock &BB,
 391                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs,
 392                      Instruction *I, Instruction *J);
 393
 394     void moveUsesOfIAfterJ(BasicBlock &BB,
 395                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs,
 396                      Instruction *&InsertionPt,
 397                      Instruction *I, Instruction *J);
 398
 399     bool vectorizeBB(BasicBlock &BB) {
 400       if (skipOptnoneFunction(BB))
 401         return false;
 402       if (!DT->isReachableFromEntry(&BB)) {
 403         DEBUG(dbgs() << "BBV: skipping unreachable " << BB.getName() <<
 404               " in " << BB.getParent()->getName() << "\n");
 405         return false;
 406       }
 407
 408       DEBUG(if (TTI) dbgs() << "BBV: using target information\n");
 409
 410       bool changed = false;
 411       // Iterate a sufficient number of times to merge types of size 1 bit,
 412       // then 2 bits, then 4, etc. up to half of the target vector width of the
 413       // target vector register.
 414       unsigned n = 1;
 415       for (unsigned v = 2;
 416            (TTI || v <= Config.VectorBits) &&
 417            (!Config.MaxIter || n <= Config.MaxIter);
 418            v *= 2, ++n) {
 419         DEBUG(dbgs() << "BBV: fusing loop #" << n <<
 420               " for " << BB.getName() << " in " <<
 421               BB.getParent()->getName() << "...\n");
 422         if (vectorizePairs(BB))
 423           changed = true;
 424         else
 425           break;
 426       }
 427
 428       if (changed && !Pow2LenOnly) {
 429         ++n;
 430         for (; !Config.MaxIter || n <= Config.MaxIter; ++n) {
 431           DEBUG(dbgs() << "BBV: fusing for non-2^n-length vectors loop #: " <<
 432                 n << " for " << BB.getName() << " in " <<
 433                 BB.getParent()->getName() << "...\n");
 434           if (!vectorizePairs(BB, true)) break;
 435         }
 436       }
 437
 438       DEBUG(dbgs() << "BBV: done!\n");
 439       return changed;
 440     }
 441
 442     bool runOnBasicBlock(BasicBlock &BB) override {
 443       // OptimizeNone check deferred to vectorizeBB().
 444
 445       AA = &getAnalysis<AAResultsWrapperPass>().getAAResults();
 446       DT = &getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
 447       SE = &getAnalysis<ScalarEvolutionWrapperPass>().getSE();
 448       TLI = &getAnalysis<TargetLibraryInfoWrapperPass>().getTLI();
 449       TTI = IgnoreTargetInfo
 450                 ? nullptr
 451                 : &getAnalysis<TargetTransformInfoWrapperPass>().getTTI(
 452                       *BB.getParent());
 453
 454       return vectorizeBB(BB);
 455     }
 456
 457     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
 458       BasicBlockPass::getAnalysisUsage(AU);
 459       AU.addRequired<AAResultsWrapperPass>();
 460       AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
 461       AU.addRequired<ScalarEvolutionWrapperPass>();
 462       AU.addRequired<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
 463       AU.addRequired<TargetTransformInfoWrapperPass>();
 464       AU.addPreserved<DominatorTreeWrapperPass>();
 465       AU.addPreserved<GlobalsAAWrapperPass>();
 466       AU.addPreserved<ScalarEvolutionWrapperPass>();
 467       AU.addPreserved<SCEVAAWrapperPass>();
 468       AU.setPreservesCFG();
 469     }
 470
 471     static inline VectorType *getVecTypeForPair(Type *ElemTy, Type *Elem2Ty) {
 472       assert(ElemTy->getScalarType() == Elem2Ty->getScalarType() &&
 473              "Cannot form vector from incompatible scalar types");
 474       Type *STy = ElemTy->getScalarType();
 475
 476       unsigned numElem;
 477       if (VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(ElemTy)) {
 478         numElem = VTy->getNumElements();
 479       } else {
 480         numElem = 1;
 481       }
 482
 483       if (VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(Elem2Ty)) {
 484         numElem += VTy->getNumElements();
 485       } else {
 486         numElem += 1;
 487       }
 488
 489       return VectorType::get(STy, numElem);
 490     }
 491
 492     static inline void getInstructionTypes(Instruction *I,
 493                                            Type *&T1, Type *&T2) {
 494       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
 495         // For stores, it is the value type, not the pointer type that matters
 496         // because the value is what will come from a vector register.
 497
 498         Value *IVal = SI->getValueOperand();
 499         T1 = IVal->getType();
 500       } else {
 501         T1 = I->getType();
 502       }
 503
 504       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I))
 505         T2 = CI->getSrcTy();
 506       else
 507         T2 = T1;
 508
 509       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(I)) {
 510         T2 = SI->getCondition()->getType();
 511       } else if (ShuffleVectorInst *SI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
 512         T2 = SI->getOperand(0)->getType();
 513       } else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I)) {
 514         T2 = CI->getOperand(0)->getType();
 515       }
 516     }
 517
 518     // Returns the weight associated with the provided value. A chain of
 519     // candidate pairs has a length given by the sum of the weights of its
 520     // members (one weight per pair; the weight of each member of the pair
 521     // is assumed to be the same). This length is then compared to the
 522     // chain-length threshold to determine if a given chain is significant
 523     // enough to be vectorized. The length is also used in comparing
 524     // candidate chains where longer chains are considered to be better.
 525     // Note: when this function returns 0, the resulting instructions are
 526     // not actually fused.
 527     inline size_t getDepthFactor(Value *V) {
 528       // InsertElement and ExtractElement have a depth factor of zero. This is
 529       // for two reasons: First, they cannot be usefully fused. Second, because
 530       // the pass generates a lot of these, they can confuse the simple metric
 531       // used to compare the dags in the next iteration. Thus, giving them a
 532       // weight of zero allows the pass to essentially ignore them in
 533       // subsequent iterations when looking for vectorization opportunities
 534       // while still tracking dependency chains that flow through those
 535       // instructions.
 536       if (isa<InsertElementInst>(V) || isa<ExtractElementInst>(V))
 537         return 0;
 538
 539       // Give a load or store half of the required depth so that load/store
 540       // pairs will vectorize.
 541       if (!Config.NoMemOpBoost && (isa<LoadInst>(V) || isa<StoreInst>(V)))
 542         return Config.ReqChainDepth/2;
 543
 544       return 1;
 545     }
 546
 547     // Returns the cost of the provided instruction using TTI.
 548     // This does not handle loads and stores.
 549     unsigned getInstrCost(unsigned Opcode, Type *T1, Type *T2,
 550                           TargetTransformInfo::OperandValueKind Op1VK =
 551                               TargetTransformInfo::OK_AnyValue,
 552                           TargetTransformInfo::OperandValueKind Op2VK =
 553                               TargetTransformInfo::OK_AnyValue) {
 554       switch (Opcode) {
 555       default: break;
 556       case Instruction::GetElementPtr:
 557         // We mark this instruction as zero-cost because scalar GEPs are usually
 558         // lowered to the instruction addressing mode. At the moment we don't
 559         // generate vector GEPs.
 560         return 0;
 561       case Instruction::Br:
 562         return TTI->getCFInstrCost(Opcode);
 563       case Instruction::PHI:
 564         return 0;
 565       case Instruction::Add:
 566       case Instruction::FAdd:
 567       case Instruction::Sub:
 568       case Instruction::FSub:
 569       case Instruction::Mul:
 570       case Instruction::FMul:
 571       case Instruction::UDiv:
 572       case Instruction::SDiv:
 573       case Instruction::FDiv:
 574       case Instruction::URem:
 575       case Instruction::SRem:
 576       case Instruction::FRem:
 577       case Instruction::Shl:
 578       case Instruction::LShr:
 579       case Instruction::AShr:
 580       case Instruction::And:
 581       case Instruction::Or:
 582       case Instruction::Xor:
 583         return TTI->getArithmeticInstrCost(Opcode, T1, Op1VK, Op2VK);
 584       case Instruction::Select:
 585       case Instruction::ICmp:
 586       case Instruction::FCmp:
 587         return TTI->getCmpSelInstrCost(Opcode, T1, T2);
 588       case Instruction::ZExt:
 589       case Instruction::SExt:
 590       case Instruction::FPToUI:
 591       case Instruction::FPToSI:
 592       case Instruction::FPExt:
 593       case Instruction::PtrToInt:
 594       case Instruction::IntToPtr:
 595       case Instruction::SIToFP:
 596       case Instruction::UIToFP:
 597       case Instruction::Trunc:
 598       case Instruction::FPTrunc:
 599       case Instruction::BitCast:
 600       case Instruction::ShuffleVector:
 601         return TTI->getCastInstrCost(Opcode, T1, T2);
 602       }
 603
 604       return 1;
 605     }
 606
 607     // This determines the relative offset of two loads or stores, returning
 608     // true if the offset could be determined to be some constant value.
 609     // For example, if OffsetInElmts == 1, then J accesses the memory directly
 610     // after I; if OffsetInElmts == -1 then I accesses the memory
 611     // directly after J.
 612     bool getPairPtrInfo(Instruction *I, Instruction *J,
 613         Value *&IPtr, Value *&JPtr, unsigned &IAlignment, unsigned &JAlignment,
 614         unsigned &IAddressSpace, unsigned &JAddressSpace,
 615         int64_t &OffsetInElmts, bool ComputeOffset = true) {
 616       OffsetInElmts = 0;
 617       if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
 618         LoadInst *LJ = cast<LoadInst>(J);
 619         IPtr = LI->getPointerOperand();
 620         JPtr = LJ->getPointerOperand();
 621         IAlignment = LI->getAlignment();
 622         JAlignment = LJ->getAlignment();
 623         IAddressSpace = LI->getPointerAddressSpace();
 624         JAddressSpace = LJ->getPointerAddressSpace();
 625       } else {
 626         StoreInst *SI = cast<StoreInst>(I), *SJ = cast<StoreInst>(J);
 627         IPtr = SI->getPointerOperand();
 628         JPtr = SJ->getPointerOperand();
 629         IAlignment = SI->getAlignment();
 630         JAlignment = SJ->getAlignment();
 631         IAddressSpace = SI->getPointerAddressSpace();
 632         JAddressSpace = SJ->getPointerAddressSpace();
 633       }
 634
 635       if (!ComputeOffset)
 636         return true;
 637
 638       const SCEV *IPtrSCEV = SE->getSCEV(IPtr);
 639       const SCEV *JPtrSCEV = SE->getSCEV(JPtr);
 640
 641       // If this is a trivial offset, then we'll get something like
 642       // 1*sizeof(type). With target data, which we need anyway, this will get
 643       // constant folded into a number.
 644       const SCEV *OffsetSCEV = SE->getMinusSCEV(JPtrSCEV, IPtrSCEV);
 645       if (const SCEVConstant *ConstOffSCEV =
 646             dyn_cast<SCEVConstant>(OffsetSCEV)) {
 647         ConstantInt *IntOff = ConstOffSCEV->getValue();
 648         int64_t Offset = IntOff->getSExtValue();
 649         const DataLayout &DL = I->getModule()->getDataLayout();
 650         Type *VTy = IPtr->getType()->getPointerElementType();
 651         int64_t VTyTSS = (int64_t)DL.getTypeStoreSize(VTy);
 652
 653         Type *VTy2 = JPtr->getType()->getPointerElementType();
 654         if (VTy != VTy2 && Offset < 0) {
 655           int64_t VTy2TSS = (int64_t)DL.getTypeStoreSize(VTy2);
 656           OffsetInElmts = Offset/VTy2TSS;
 657           return (std::abs(Offset) % VTy2TSS) == 0;
 658         }
 659
 660         OffsetInElmts = Offset/VTyTSS;
 661         return (std::abs(Offset) % VTyTSS) == 0;
 662       }
 663
 664       return false;
 665     }
 666
 667     // Returns true if the provided CallInst represents an intrinsic that can
 668     // be vectorized.
 669     bool isVectorizableIntrinsic(CallInst* I) {
 670       Function *F = I->getCalledFunction();
 671       if (!F) return false;
 672
 673       Intrinsic::ID IID = F->getIntrinsicID();
 674       if (!IID) return false;
 675
 676       switch(IID) {
 677       default:
 678         return false;
 679       case Intrinsic::sqrt:
 680       case Intrinsic::powi:
 681       case Intrinsic::sin:
 682       case Intrinsic::cos:
 683       case Intrinsic::log:
 684       case Intrinsic::log2:
 685       case Intrinsic::log10:
 686       case Intrinsic::exp:
 687       case Intrinsic::exp2:
 688       case Intrinsic::pow:
 689       case Intrinsic::round:
 690       case Intrinsic::copysign:
 691       case Intrinsic::ceil:
 692       case Intrinsic::nearbyint:
 693       case Intrinsic::rint:
 694       case Intrinsic::trunc:
 695       case Intrinsic::floor:
 696       case Intrinsic::fabs:
 697       case Intrinsic::minnum:
 698       case Intrinsic::maxnum:
 699         return Config.VectorizeMath;
 700       case Intrinsic::bswap:
 701       case Intrinsic::ctpop:
 702       case Intrinsic::ctlz:
 703       case Intrinsic::cttz:
 704         return Config.VectorizeBitManipulations;
 705       case Intrinsic::fma:
 706       case Intrinsic::fmuladd:
 707         return Config.VectorizeFMA;
 708       }
 709     }
 710
 711     bool isPureIEChain(InsertElementInst *IE) {
 712       InsertElementInst *IENext = IE;
 713       do {
 714         if (!isa<UndefValue>(IENext->getOperand(0)) &&
 715             !isa<InsertElementInst>(IENext->getOperand(0))) {
 716           return false;
 717         }
 718       } while ((IENext =
 719                  dyn_cast<InsertElementInst>(IENext->getOperand(0))));
 720
 721       return true;
 722     }
 723   };
 724
 725   // This function implements one vectorization iteration on the provided
 726   // basic block. It returns true if the block is changed.
 727   bool BBVectorize::vectorizePairs(BasicBlock &BB, bool NonPow2Len) {
 728     bool ShouldContinue;
 729     BasicBlock::iterator Start = BB.getFirstInsertionPt();
 730
 731     std::vector<Value *> AllPairableInsts;
 732     DenseMap<Value *, Value *> AllChosenPairs;
 733     DenseSet<ValuePair> AllFixedOrderPairs;
 734     DenseMap<VPPair, unsigned> AllPairConnectionTypes;
 735     DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > AllConnectedPairs,
 736                                                  AllConnectedPairDeps;
 737
 738     do {
 739       std::vector<Value *> PairableInsts;
 740       DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > CandidatePairs;
 741       DenseSet<ValuePair> FixedOrderPairs;
 742       DenseMap<ValuePair, int> CandidatePairCostSavings;
 743       ShouldContinue = getCandidatePairs(BB, Start, CandidatePairs,
 744                                          FixedOrderPairs,
 745                                          CandidatePairCostSavings,
 746                                          PairableInsts, NonPow2Len);
 747       if (PairableInsts.empty()) continue;
 748
 749       // Build the candidate pair set for faster lookups.
 750       DenseSet<ValuePair> CandidatePairsSet;
 751       for (DenseMap<Value *, std::vector<Value *> >::iterator I =
 752            CandidatePairs.begin(), E = CandidatePairs.end(); I != E; ++I)
 753         for (std::vector<Value *>::iterator J = I->second.begin(),
 754              JE = I->second.end(); J != JE; ++J)
 755           CandidatePairsSet.insert(ValuePair(I->first, *J));
 756
 757       // Now we have a map of all of the pairable instructions and we need to
 758       // select the best possible pairing. A good pairing is one such that the
 759       // users of the pair are also paired. This defines a (directed) forest
 760       // over the pairs such that two pairs are connected iff the second pair
 761       // uses the first.
 762
 763       // Note that it only matters that both members of the second pair use some
 764       // element of the first pair (to allow for splatting).
 765
 766       DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > ConnectedPairs,
 767                                                    ConnectedPairDeps;
 768       DenseMap<VPPair, unsigned> PairConnectionTypes;
 769       computeConnectedPairs(CandidatePairs, CandidatePairsSet,
 770                             PairableInsts, ConnectedPairs, PairConnectionTypes);
 771       if (ConnectedPairs.empty()) continue;
 772
 773       for (DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator
 774            I = ConnectedPairs.begin(), IE = ConnectedPairs.end();
 775            I != IE; ++I)
 776         for (std::vector<ValuePair>::iterator J = I->second.begin(),
 777              JE = I->second.end(); J != JE; ++J)
 778           ConnectedPairDeps[*J].push_back(I->first);
 779
 780       // Build the pairable-instruction dependency map
 781       DenseSet<ValuePair> PairableInstUsers;
 782       buildDepMap(BB, CandidatePairs, PairableInsts, PairableInstUsers);
 783
 784       // There is now a graph of the connected pairs. For each variable, pick
 785       // the pairing with the largest dag meeting the depth requirement on at
 786       // least one branch. Then select all pairings that are part of that dag
 787       // and remove them from the list of available pairings and pairable
 788       // variables.
 789
 790       DenseMap<Value *, Value *> ChosenPairs;
 791       choosePairs(CandidatePairs, CandidatePairsSet,
 792         CandidatePairCostSavings,
 793         PairableInsts, FixedOrderPairs, PairConnectionTypes,
 794         ConnectedPairs, ConnectedPairDeps,
 795         PairableInstUsers, ChosenPairs);
 796
 797       if (ChosenPairs.empty()) continue;
 798       AllPairableInsts.insert(AllPairableInsts.end(), PairableInsts.begin(),
 799                               PairableInsts.end());
 800       AllChosenPairs.insert(ChosenPairs.begin(), ChosenPairs.end());
 801
 802       // Only for the chosen pairs, propagate information on fixed-order pairs,
 803       // pair connections, and their types to the data structures used by the
 804       // pair fusion procedures.
 805       for (DenseMap<Value *, Value *>::iterator I = ChosenPairs.begin(),
 806            IE = ChosenPairs.end(); I != IE; ++I) {
 807         if (FixedOrderPairs.count(*I))
 808           AllFixedOrderPairs.insert(*I);
 809         else if (FixedOrderPairs.count(ValuePair(I->second, I->first)))
 810           AllFixedOrderPairs.insert(ValuePair(I->second, I->first));
 811
 812         for (DenseMap<Value *, Value *>::iterator J = ChosenPairs.begin();
 813              J != IE; ++J) {
 814           DenseMap<VPPair, unsigned>::iterator K =
 815             PairConnectionTypes.find(VPPair(*I, *J));
 816           if (K != PairConnectionTypes.end()) {
 817             AllPairConnectionTypes.insert(*K);
 818           } else {
 819             K = PairConnectionTypes.find(VPPair(*J, *I));
 820             if (K != PairConnectionTypes.end())
 821               AllPairConnectionTypes.insert(*K);
 822           }
 823         }
 824       }
 825
 826       for (DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator
 827            I = ConnectedPairs.begin(), IE = ConnectedPairs.end();
 828            I != IE; ++I)
 829         for (std::vector<ValuePair>::iterator J = I->second.begin(),
 830           JE = I->second.end(); J != JE; ++J)
 831           if (AllPairConnectionTypes.count(VPPair(I->first, *J))) {
 832             AllConnectedPairs[I->first].push_back(*J);
 833             AllConnectedPairDeps[*J].push_back(I->first);
 834           }
 835     } while (ShouldContinue);
 836
 837     if (AllChosenPairs.empty()) return false;
 838     NumFusedOps += AllChosenPairs.size();
 839
 840     // A set of pairs has now been selected. It is now necessary to replace the
 841     // paired instructions with vector instructions. For this procedure each
 842     // operand must be replaced with a vector operand. This vector is formed
 843     // by using build_vector on the old operands. The replaced values are then
 844     // replaced with a vector_extract on the result.  Subsequent optimization
 845     // passes should coalesce the build/extract combinations.
 846
 847     fuseChosenPairs(BB, AllPairableInsts, AllChosenPairs, AllFixedOrderPairs,
 848                     AllPairConnectionTypes,
 849                     AllConnectedPairs, AllConnectedPairDeps);
 850
 851     // It is important to cleanup here so that future iterations of this
 852     // function have less work to do.
 853     (void)SimplifyInstructionsInBlock(&BB, TLI);
 854     return true;
 855   }
 856
 857   // This function returns true if the provided instruction is capable of being
 858   // fused into a vector instruction. This determination is based only on the
 859   // type and other attributes of the instruction.
 860   bool BBVectorize::isInstVectorizable(Instruction *I,
 861                                          bool &IsSimpleLoadStore) {
 862     IsSimpleLoadStore = false;
 863
 864     if (CallInst *C = dyn_cast<CallInst>(I)) {
 865       if (!isVectorizableIntrinsic(C))
 866         return false;
 867     } else if (LoadInst *L = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
 868       // Vectorize simple loads if possbile:
 869       IsSimpleLoadStore = L->isSimple();
 870       if (!IsSimpleLoadStore || !Config.VectorizeMemOps)
 871         return false;
 872     } else if (StoreInst *S = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
 873       // Vectorize simple stores if possbile:
 874       IsSimpleLoadStore = S->isSimple();
 875       if (!IsSimpleLoadStore || !Config.VectorizeMemOps)
 876         return false;
 877     } else if (CastInst *C = dyn_cast<CastInst>(I)) {
 878       // We can vectorize casts, but not casts of pointer types, etc.
 879       if (!Config.VectorizeCasts)
 880         return false;
 881
 882       Type *SrcTy = C->getSrcTy();
 883       if (!SrcTy->isSingleValueType())
 884         return false;
 885
 886       Type *DestTy = C->getDestTy();
 887       if (!DestTy->isSingleValueType())
 888         return false;
 889     } else if (isa<SelectInst>(I)) {
 890       if (!Config.VectorizeSelect)
 891         return false;
 892     } else if (isa<CmpInst>(I)) {
 893       if (!Config.VectorizeCmp)
 894         return false;
 895     } else if (GetElementPtrInst *G = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
 896       if (!Config.VectorizeGEP)
 897         return false;
 898
 899       // Currently, vector GEPs exist only with one index.
 900       if (G->getNumIndices() != 1)
 901         return false;
 902     } else if (!(I->isBinaryOp() || isa<ShuffleVectorInst>(I) ||
 903         isa<ExtractElementInst>(I) || isa<InsertElementInst>(I))) {
 904       return false;
 905     }
 906
 907     Type *T1, *T2;
 908     getInstructionTypes(I, T1, T2);
 909
 910     // Not every type can be vectorized...
 911     if (!(VectorType::isValidElementType(T1) || T1->isVectorTy()) ||
 912         !(VectorType::isValidElementType(T2) || T2->isVectorTy()))
 913       return false;
 914
 915     if (T1->getScalarSizeInBits() == 1) {
 916       if (!Config.VectorizeBools)
 917         return false;
 918     } else {
 919       if (!Config.VectorizeInts && T1->isIntOrIntVectorTy())
 920         return false;
 921     }
 922
 923     if (T2->getScalarSizeInBits() == 1) {
 924       if (!Config.VectorizeBools)
 925         return false;
 926     } else {
 927       if (!Config.VectorizeInts && T2->isIntOrIntVectorTy())
 928         return false;
 929     }
 930
 931     if (!Config.VectorizeFloats
 932         && (T1->isFPOrFPVectorTy() || T2->isFPOrFPVectorTy()))
 933       return false;
 934
 935     // Don't vectorize target-specific types.
 936     if (T1->isX86_FP80Ty() || T1->isPPC_FP128Ty() || T1->isX86_MMXTy())
 937       return false;
 938     if (T2->isX86_FP80Ty() || T2->isPPC_FP128Ty() || T2->isX86_MMXTy())
 939       return false;
 940
 941     if (!Config.VectorizePointers && (T1->getScalarType()->isPointerTy() ||
 942                                       T2->getScalarType()->isPointerTy()))
 943       return false;
 944
 945     if (!TTI && (T1->getPrimitiveSizeInBits() >= Config.VectorBits ||
 946                  T2->getPrimitiveSizeInBits() >= Config.VectorBits))
 947       return false;
 948
 949     return true;
 950   }
 951
 952   // This function returns true if the two provided instructions are compatible
 953   // (meaning that they can be fused into a vector instruction). This assumes
 954   // that I has already been determined to be vectorizable and that J is not
 955   // in the use dag of I.
 956   bool BBVectorize::areInstsCompatible(Instruction *I, Instruction *J,
 957                        bool IsSimpleLoadStore, bool NonPow2Len,
 958                        int &CostSavings, int &FixedOrder) {
 959     DEBUG(if (DebugInstructionExamination) dbgs() << "BBV: looking at " << *I <<
 960                      " <-> " << *J << "\n");
 961
 962     CostSavings = 0;
 963     FixedOrder = 0;
 964
 965     // Loads and stores can be merged if they have different alignments,
 966     // but are otherwise the same.
 967     if (!J->isSameOperationAs(I, Instruction::CompareIgnoringAlignment |
 968                       (NonPow2Len ? Instruction::CompareUsingScalarTypes : 0)))
 969       return false;
 970
 971     Type *IT1, *IT2, *JT1, *JT2;
 972     getInstructionTypes(I, IT1, IT2);
 973     getInstructionTypes(J, JT1, JT2);
 974     unsigned MaxTypeBits = std::max(
 975       IT1->getPrimitiveSizeInBits() + JT1->getPrimitiveSizeInBits(),
 976       IT2->getPrimitiveSizeInBits() + JT2->getPrimitiveSizeInBits());
 977     if (!TTI && MaxTypeBits > Config.VectorBits)
 978       return false;
 979
 980     // FIXME: handle addsub-type operations!
 981
 982     if (IsSimpleLoadStore) {
 983       Value *IPtr, *JPtr;
 984       unsigned IAlignment, JAlignment, IAddressSpace, JAddressSpace;
 985       int64_t OffsetInElmts = 0;
 986       if (getPairPtrInfo(I, J, IPtr, JPtr, IAlignment, JAlignment,
 987                          IAddressSpace, JAddressSpace, OffsetInElmts) &&
 988           std::abs(OffsetInElmts) == 1) {
 989         FixedOrder = (int) OffsetInElmts;
 990         unsigned BottomAlignment = IAlignment;
 991         if (OffsetInElmts < 0) BottomAlignment = JAlignment;
 992
 993         Type *aTypeI = isa<StoreInst>(I) ?
 994           cast<StoreInst>(I)->getValueOperand()->getType() : I->getType();
 995         Type *aTypeJ = isa<StoreInst>(J) ?
 996           cast<StoreInst>(J)->getValueOperand()->getType() : J->getType();
 997         Type *VType = getVecTypeForPair(aTypeI, aTypeJ);
 998
 999         if (Config.AlignedOnly) {
1000           // An aligned load or store is possible only if the instruction
1001           // with the lower offset has an alignment suitable for the
1002           // vector type.
1003           const DataLayout &DL = I->getModule()->getDataLayout();
1004           unsigned VecAlignment = DL.getPrefTypeAlignment(VType);
1005           if (BottomAlignment < VecAlignment)
1006             return false;
1007         }
1008
1009         if (TTI) {
1010           unsigned ICost = TTI->getMemoryOpCost(I->getOpcode(), aTypeI,
1011                                                 IAlignment, IAddressSpace);
1012           unsigned JCost = TTI->getMemoryOpCost(J->getOpcode(), aTypeJ,
1013                                                 JAlignment, JAddressSpace);
1014           unsigned VCost = TTI->getMemoryOpCost(I->getOpcode(), VType,
1015                                                 BottomAlignment,
1016                                                 IAddressSpace);
1017
1018           ICost += TTI->getAddressComputationCost(aTypeI);
1019           JCost += TTI->getAddressComputationCost(aTypeJ);
1020           VCost += TTI->getAddressComputationCost(VType);
1021
1022           if (VCost > ICost + JCost)
1023             return false;
1024
1025           // We don't want to fuse to a type that will be split, even
1026           // if the two input types will also be split and there is no other
1027           // associated cost.
1028           unsigned VParts = TTI->getNumberOfParts(VType);
1029           if (VParts > 1)
1030             return false;
1031           else if (!VParts && VCost == ICost + JCost)
1032             return false;
1033
1034           CostSavings = ICost + JCost - VCost;
1035         }
1036       } else {
1037         return false;
1038       }
1039     } else if (TTI) {
1040       unsigned ICost = getInstrCost(I->getOpcode(), IT1, IT2);
1041       unsigned JCost = getInstrCost(J->getOpcode(), JT1, JT2);
1042       Type *VT1 = getVecTypeForPair(IT1, JT1),
1043            *VT2 = getVecTypeForPair(IT2, JT2);
1044       TargetTransformInfo::OperandValueKind Op1VK =
1045           TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
1046       TargetTransformInfo::OperandValueKind Op2VK =
1047           TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
1048
1049       // On some targets (example X86) the cost of a vector shift may vary
1050       // depending on whether the second operand is a Uniform or
1051       // NonUniform Constant.
1052       switch (I->getOpcode()) {
1053       default : break;
1054       case Instruction::Shl:
1055       case Instruction::LShr:
1056       case Instruction::AShr:
1057
1058         // If both I and J are scalar shifts by constant, then the
1059         // merged vector shift count would be either a constant splat value
1060         // or a non-uniform vector of constants.
1061         if (ConstantInt *CII = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1062           if (ConstantInt *CIJ = dyn_cast<ConstantInt>(J->getOperand(1)))
1063             Op2VK = CII == CIJ ? TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue :
1064                                TargetTransformInfo::OK_NonUniformConstantValue;
1065         } else {
1066           // Check for a splat of a constant or for a non uniform vector
1067           // of constants.
1068           Value *IOp = I->getOperand(1);
1069           Value *JOp = J->getOperand(1);
1070           if ((isa<ConstantVector>(IOp) || isa<ConstantDataVector>(IOp)) &&
1071               (isa<ConstantVector>(JOp) || isa<ConstantDataVector>(JOp))) {
1072             Op2VK = TargetTransformInfo::OK_NonUniformConstantValue;
1073             Constant *SplatValue = cast<Constant>(IOp)->getSplatValue();
1074             if (SplatValue != nullptr &&
1075                 SplatValue == cast<Constant>(JOp)->getSplatValue())
1076               Op2VK = TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue;
1077           }
1078         }
1079       }
1080
1081       // Note that this procedure is incorrect for insert and extract element
1082       // instructions (because combining these often results in a shuffle),
1083       // but this cost is ignored (because insert and extract element
1084       // instructions are assigned a zero depth factor and are not really
1085       // fused in general).
1086       unsigned VCost = getInstrCost(I->getOpcode(), VT1, VT2, Op1VK, Op2VK);
1087
1088       if (VCost > ICost + JCost)
1089         return false;
1090
1091       // We don't want to fuse to a type that will be split, even
1092       // if the two input types will also be split and there is no other
1093       // associated cost.
1094       unsigned VParts1 = TTI->getNumberOfParts(VT1),
1095                VParts2 = TTI->getNumberOfParts(VT2);
1096       if (VParts1 > 1 || VParts2 > 1)
1097         return false;
1098       else if ((!VParts1 || !VParts2) && VCost == ICost + JCost)
1099         return false;
1100
1101       CostSavings = ICost + JCost - VCost;
1102     }
1103
1104     // The powi,ctlz,cttz intrinsics are special because only the first
1105     // argument is vectorized, the second arguments must be equal.
1106     CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I);
1107     Function *FI;
1108     if (CI && (FI = CI->getCalledFunction())) {
1109       Intrinsic::ID IID = FI->getIntrinsicID();
1110       if (IID == Intrinsic::powi || IID == Intrinsic::ctlz ||
1111           IID == Intrinsic::cttz) {
1112         Value *A1I = CI->getArgOperand(1),
1113               *A1J = cast<CallInst>(J)->getArgOperand(1);
1114         const SCEV *A1ISCEV = SE->getSCEV(A1I),
1115                    *A1JSCEV = SE->getSCEV(A1J);
1116         return (A1ISCEV == A1JSCEV);
1117       }
1118
1119       if (IID && TTI) {
1120         SmallVector<Type*, 4> Tys;
1121         for (unsigned i = 0, ie = CI->getNumArgOperands(); i != ie; ++i)
1122           Tys.push_back(CI->getArgOperand(i)->getType());
1123         unsigned ICost = TTI->getIntrinsicInstrCost(IID, IT1, Tys);
1124
1125         Tys.clear();
1126         CallInst *CJ = cast<CallInst>(J);
1127         for (unsigned i = 0, ie = CJ->getNumArgOperands(); i != ie; ++i)
1128           Tys.push_back(CJ->getArgOperand(i)->getType());
1129         unsigned JCost = TTI->getIntrinsicInstrCost(IID, JT1, Tys);
1130
1131         Tys.clear();
1132         assert(CI->getNumArgOperands() == CJ->getNumArgOperands() &&
1133                "Intrinsic argument counts differ");
1134         for (unsigned i = 0, ie = CI->getNumArgOperands(); i != ie; ++i) {
1135           if ((IID == Intrinsic::powi || IID == Intrinsic::ctlz ||
1136                IID == Intrinsic::cttz) && i == 1)
1137             Tys.push_back(CI->getArgOperand(i)->getType());
1138           else
1139             Tys.push_back(getVecTypeForPair(CI->getArgOperand(i)->getType(),
1140                                             CJ->getArgOperand(i)->getType()));
1141         }
1142
1143         Type *RetTy = getVecTypeForPair(IT1, JT1);
1144         unsigned VCost = TTI->getIntrinsicInstrCost(IID, RetTy, Tys);
1145
1146         if (VCost > ICost + JCost)
1147           return false;
1148
1149         // We don't want to fuse to a type that will be split, even
1150         // if the two input types will also be split and there is no other
1151         // associated cost.
1152         unsigned RetParts = TTI->getNumberOfParts(RetTy);
1153         if (RetParts > 1)
1154           return false;
1155         else if (!RetParts && VCost == ICost + JCost)
1156           return false;
1157
1158         for (unsigned i = 0, ie = CI->getNumArgOperands(); i != ie; ++i) {
1159           if (!Tys[i]->isVectorTy())
1160             continue;
1161
1162           unsigned NumParts = TTI->getNumberOfParts(Tys[i]);
1163           if (NumParts > 1)
1164             return false;
1165           else if (!NumParts && VCost == ICost + JCost)
1166             return false;
1167         }
1168
1169         CostSavings = ICost + JCost - VCost;
1170       }
1171     }
1172
1173     return true;
1174   }
1175
1176   // Figure out whether or not J uses I and update the users and write-set
1177   // structures associated with I. Specifically, Users represents the set of
1178   // instructions that depend on I. WriteSet represents the set
1179   // of memory locations that are dependent on I. If UpdateUsers is true,
1180   // and J uses I, then Users is updated to contain J and WriteSet is updated
1181   // to contain any memory locations to which J writes. The function returns
1182   // true if J uses I. By default, alias analysis is used to determine
1183   // whether J reads from memory that overlaps with a location in WriteSet.
1184   // If LoadMoveSet is not null, then it is a previously-computed map
1185   // where the key is the memory-based user instruction and the value is
1186   // the instruction to be compared with I. So, if LoadMoveSet is provided,
1187   // then the alias analysis is not used. This is necessary because this
1188   // function is called during the process of moving instructions during
1189   // vectorization and the results of the alias analysis are not stable during
1190   // that process.
1191   bool BBVectorize::trackUsesOfI(DenseSet<Value *> &Users,
1192                        AliasSetTracker &WriteSet, Instruction *I,
1193                        Instruction *J, bool UpdateUsers,
1194                        DenseSet<ValuePair> *LoadMoveSetPairs) {
1195     bool UsesI = false;
1196
1197     // This instruction may already be marked as a user due, for example, to
1198     // being a member of a selected pair.
1199     if (Users.count(J))
1200       UsesI = true;
1201
1202     if (!UsesI)
1203       for (User::op_iterator JU = J->op_begin(), JE = J->op_end();
1204            JU != JE; ++JU) {
1205         Value *V = *JU;
1206         if (I == V || Users.count(V)) {
1207           UsesI = true;
1208           break;
1209         }
1210       }
1211     if (!UsesI && J->mayReadFromMemory()) {
1212       if (LoadMoveSetPairs) {
1213         UsesI = LoadMoveSetPairs->count(ValuePair(J, I));
1214       } else {
1215         for (AliasSetTracker::iterator W = WriteSet.begin(),
1216              WE = WriteSet.end(); W != WE; ++W) {
1217           if (W->aliasesUnknownInst(J, *AA)) {
1218             UsesI = true;
1219             break;
1220           }
1221         }
1222       }
1223     }
1224
1225     if (UsesI && UpdateUsers) {
1226       if (J->mayWriteToMemory()) WriteSet.add(J);
1227       Users.insert(J);
1228     }
1229
1230     return UsesI;
1231   }
1232
1233   // This function iterates over all instruction pairs in the provided
1234   // basic block and collects all candidate pairs for vectorization.
1235   bool BBVectorize::getCandidatePairs(BasicBlock &BB,
1236                        BasicBlock::iterator &Start,
1237                        DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1238                        DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
1239                        DenseMap<ValuePair, int> &CandidatePairCostSavings,
1240                        std::vector<Value *> &PairableInsts, bool NonPow2Len) {
1241     size_t TotalPairs = 0;
1242     BasicBlock::iterator E = BB.end();
1243     if (Start == E) return false;
1244
1245     bool ShouldContinue = false, IAfterStart = false;
1246     for (BasicBlock::iterator I = Start++; I != E; ++I) {
1247       if (I == Start) IAfterStart = true;
1248
1249       bool IsSimpleLoadStore;
1250       if (!isInstVectorizable(&*I, IsSimpleLoadStore))
1251         continue;
1252
1253       // Look for an instruction with which to pair instruction *I...
1254       DenseSet<Value *> Users;
1255       AliasSetTracker WriteSet(*AA);
1256       if (I->mayWriteToMemory())
1257         WriteSet.add(&*I);
1258
1259       bool JAfterStart = IAfterStart;
1260       BasicBlock::iterator J = std::next(I);
1261       for (unsigned ss = 0; J != E && ss <= Config.SearchLimit; ++J, ++ss) {
1262         if (&*J == Start)
1263           JAfterStart = true;
1264
1265         // Determine if J uses I, if so, exit the loop.
1266         bool UsesI = trackUsesOfI(Users, WriteSet, &*I, &*J, !Config.FastDep);
1267         if (Config.FastDep) {
1268           // Note: For this heuristic to be effective, independent operations
1269           // must tend to be intermixed. This is likely to be true from some
1270           // kinds of grouped loop unrolling (but not the generic LLVM pass),
1271           // but otherwise may require some kind of reordering pass.
1272
1273           // When using fast dependency analysis,
1274           // stop searching after first use:
1275           if (UsesI) break;
1276         } else {
1277           if (UsesI) continue;
1278         }
1279
1280         // J does not use I, and comes before the first use of I, so it can be
1281         // merged with I if the instructions are compatible.
1282         int CostSavings, FixedOrder;
1283         if (!areInstsCompatible(&*I, &*J, IsSimpleLoadStore, NonPow2Len,
1284                                 CostSavings, FixedOrder))
1285           continue;
1286
1287         // J is a candidate for merging with I.
1288         if (PairableInsts.empty() ||
1289             PairableInsts[PairableInsts.size() - 1] != &*I) {
1290           PairableInsts.push_back(&*I);
1291         }
1292
1293         CandidatePairs[&*I].push_back(&*J);
1294         ++TotalPairs;
1295         if (TTI)
1296           CandidatePairCostSavings.insert(
1297               ValuePairWithCost(ValuePair(&*I, &*J), CostSavings));
1298
1299         if (FixedOrder == 1)
1300           FixedOrderPairs.insert(ValuePair(&*I, &*J));
1301         else if (FixedOrder == -1)
1302           FixedOrderPairs.insert(ValuePair(&*J, &*I));
1303
1304         // The next call to this function must start after the last instruction
1305         // selected during this invocation.
1306         if (JAfterStart) {
1307           Start = std::next(J);
1308           IAfterStart = JAfterStart = false;
1309         }
1310
1311         DEBUG(if (DebugCandidateSelection) dbgs() << "BBV: candidate pair "
1312                      << *I << " <-> " << *J << " (cost savings: " <<
1313                      CostSavings << ")\n");
1314
1315         // If we have already found too many pairs, break here and this function
1316         // will be called again starting after the last instruction selected
1317         // during this invocation.
1318         if (PairableInsts.size() >= Config.MaxInsts ||
1319             TotalPairs >= Config.MaxPairs) {
1320           ShouldContinue = true;
1321           break;
1322         }
1323       }
1324
1325       if (ShouldContinue)
1326         break;
1327     }
1328
1329     DEBUG(dbgs() << "BBV: found " << PairableInsts.size()
1330            << " instructions with candidate pairs\n");
1331
1332     return ShouldContinue;
1333   }
1334
1335   // Finds candidate pairs connected to the pair P = <PI, PJ>. This means that
1336   // it looks for pairs such that both members have an input which is an
1337   // output of PI or PJ.
1338   void BBVectorize::computePairsConnectedTo(
1339                   DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1340                   DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
1341                   std::vector<Value *> &PairableInsts,
1342                   DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
1343                   DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
1344                   ValuePair P) {
1345     StoreInst *SI, *SJ;
1346
1347     // For each possible pairing for this variable, look at the uses of
1348     // the first value...
1349     for (Value::user_iterator I = P.first->user_begin(),
1350                               E = P.first->user_end();
1351          I != E; ++I) {
1352       User *UI = *I;
1353       if (isa<LoadInst>(UI)) {
1354         // A pair cannot be connected to a load because the load only takes one
1355         // operand (the address) and it is a scalar even after vectorization.
1356         continue;
1357       } else if ((SI = dyn_cast<StoreInst>(UI)) &&
1358                  P.first == SI->getPointerOperand()) {
1359         // Similarly, a pair cannot be connected to a store through its
1360         // pointer operand.
1361         continue;
1362       }
1363
1364       // For each use of the first variable, look for uses of the second
1365       // variable...
1366       for (User *UJ : P.second->users()) {
1367         if ((SJ = dyn_cast<StoreInst>(UJ)) &&
1368             P.second == SJ->getPointerOperand())
1369           continue;
1370
1371         // Look for <I, J>:
1372         if (CandidatePairsSet.count(ValuePair(UI, UJ))) {
1373           VPPair VP(P, ValuePair(UI, UJ));
1374           ConnectedPairs[VP.first].push_back(VP.second);
1375           PairConnectionTypes.insert(VPPairWithType(VP, PairConnectionDirect));
1376         }
1377
1378         // Look for <J, I>:
1379         if (CandidatePairsSet.count(ValuePair(UJ, UI))) {
1380           VPPair VP(P, ValuePair(UJ, UI));
1381           ConnectedPairs[VP.first].push_back(VP.second);
1382           PairConnectionTypes.insert(VPPairWithType(VP, PairConnectionSwap));
1383         }
1384       }
1385
1386       if (Config.SplatBreaksChain) continue;
1387       // Look for cases where just the first value in the pair is used by
1388       // both members of another pair (splatting).
1389       for (Value::user_iterator J = P.first->user_begin(); J != E; ++J) {
1390         User *UJ = *J;
1391         if ((SJ = dyn_cast<StoreInst>(UJ)) &&
1392             P.first == SJ->getPointerOperand())
1393           continue;
1394
1395         if (CandidatePairsSet.count(ValuePair(UI, UJ))) {
1396           VPPair VP(P, ValuePair(UI, UJ));
1397           ConnectedPairs[VP.first].push_back(VP.second);
1398           PairConnectionTypes.insert(VPPairWithType(VP, PairConnectionSplat));
1399         }
1400       }
1401     }
1402
1403     if (Config.SplatBreaksChain) return;
1404     // Look for cases where just the second value in the pair is used by
1405     // both members of another pair (splatting).
1406     for (Value::user_iterator I = P.second->user_begin(),
1407                               E = P.second->user_end();
1408          I != E; ++I) {
1409       User *UI = *I;
1410       if (isa<LoadInst>(UI))
1411         continue;
1412       else if ((SI = dyn_cast<StoreInst>(UI)) &&
1413                P.second == SI->getPointerOperand())
1414         continue;
1415
1416       for (Value::user_iterator J = P.second->user_begin(); J != E; ++J) {
1417         User *UJ = *J;
1418         if ((SJ = dyn_cast<StoreInst>(UJ)) &&
1419             P.second == SJ->getPointerOperand())
1420           continue;
1421
1422         if (CandidatePairsSet.count(ValuePair(UI, UJ))) {
1423           VPPair VP(P, ValuePair(UI, UJ));
1424           ConnectedPairs[VP.first].push_back(VP.second);
1425           PairConnectionTypes.insert(VPPairWithType(VP, PairConnectionSplat));
1426         }
1427       }
1428     }
1429   }
1430
1431   // This function figures out which pairs are connected.  Two pairs are
1432   // connected if some output of the first pair forms an input to both members
1433   // of the second pair.
1434   void BBVectorize::computeConnectedPairs(
1435                   DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1436                   DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
1437                   std::vector<Value *> &PairableInsts,
1438                   DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
1439                   DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes) {
1440     for (std::vector<Value *>::iterator PI = PairableInsts.begin(),
1441          PE = PairableInsts.end(); PI != PE; ++PI) {
1442       DenseMap<Value *, std::vector<Value *> >::iterator PP =
1443         CandidatePairs.find(*PI);
1444       if (PP == CandidatePairs.end())
1445         continue;
1446
1447       for (std::vector<Value *>::iterator P = PP->second.begin(),
1448            E = PP->second.end(); P != E; ++P)
1449         computePairsConnectedTo(CandidatePairs, CandidatePairsSet,
1450                                 PairableInsts, ConnectedPairs,
1451                                 PairConnectionTypes, ValuePair(*PI, *P));
1452     }
1453
1454     DEBUG(size_t TotalPairs = 0;
1455           for (DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator I =
1456                ConnectedPairs.begin(), IE = ConnectedPairs.end(); I != IE; ++I)
1457             TotalPairs += I->second.size();
1458           dbgs() << "BBV: found " << TotalPairs
1459                  << " pair connections.\n");
1460   }
1461
1462   // This function builds a set of use tuples such that <A, B> is in the set
1463   // if B is in the use dag of A. If B is in the use dag of A, then B
1464   // depends on the output of A.
1465   void BBVectorize::buildDepMap(
1466                       BasicBlock &BB,
1467                       DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1468                       std::vector<Value *> &PairableInsts,
1469                       DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers) {
1470     DenseSet<Value *> IsInPair;
1471     for (DenseMap<Value *, std::vector<Value *> >::iterator C =
1472          CandidatePairs.begin(), E = CandidatePairs.end(); C != E; ++C) {
1473       IsInPair.insert(C->first);
1474       IsInPair.insert(C->second.begin(), C->second.end());
1475     }
1476
1477     // Iterate through the basic block, recording all users of each
1478     // pairable instruction.
1479
1480     BasicBlock::iterator E = BB.end(), EL =
1481       BasicBlock::iterator(cast<Instruction>(PairableInsts.back()));
1482     for (BasicBlock::iterator I = BB.getFirstInsertionPt(); I != E; ++I) {
1483       if (IsInPair.find(&*I) == IsInPair.end())
1484         continue;
1485
1486       DenseSet<Value *> Users;
1487       AliasSetTracker WriteSet(*AA);
1488       if (I->mayWriteToMemory())
1489         WriteSet.add(&*I);
1490
1491       for (BasicBlock::iterator J = std::next(I); J != E; ++J) {
1492         (void)trackUsesOfI(Users, WriteSet, &*I, &*J);
1493
1494         if (J == EL)
1495           break;
1496       }
1497
1498       for (DenseSet<Value *>::iterator U = Users.begin(), E = Users.end();
1499            U != E; ++U) {
1500         if (IsInPair.find(*U) == IsInPair.end()) continue;
1501         PairableInstUsers.insert(ValuePair(&*I, *U));
1502       }
1503
1504       if (I == EL)
1505         break;
1506     }
1507   }
1508
1509   // Returns true if an input to pair P is an output of pair Q and also an
1510   // input of pair Q is an output of pair P. If this is the case, then these
1511   // two pairs cannot be simultaneously fused.
1512   bool BBVectorize::pairsConflict(ValuePair P, ValuePair Q,
1513              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
1514              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > *PairableInstUserMap,
1515              DenseSet<VPPair> *PairableInstUserPairSet) {
1516     // Two pairs are in conflict if they are mutual Users of eachother.
1517     bool QUsesP = PairableInstUsers.count(ValuePair(P.first,  Q.first))  ||
1518                   PairableInstUsers.count(ValuePair(P.first,  Q.second)) ||
1519                   PairableInstUsers.count(ValuePair(P.second, Q.first))  ||
1520                   PairableInstUsers.count(ValuePair(P.second, Q.second));
1521     bool PUsesQ = PairableInstUsers.count(ValuePair(Q.first,  P.first))  ||
1522                   PairableInstUsers.count(ValuePair(Q.first,  P.second)) ||
1523                   PairableInstUsers.count(ValuePair(Q.second, P.first))  ||
1524                   PairableInstUsers.count(ValuePair(Q.second, P.second));
1525     if (PairableInstUserMap) {
1526       // FIXME: The expensive part of the cycle check is not so much the cycle
1527       // check itself but this edge insertion procedure. This needs some
1528       // profiling and probably a different data structure.
1529       if (PUsesQ) {
1530         if (PairableInstUserPairSet->insert(VPPair(Q, P)).second)
1531           (*PairableInstUserMap)[Q].push_back(P);
1532       }
1533       if (QUsesP) {
1534         if (PairableInstUserPairSet->insert(VPPair(P, Q)).second)
1535           (*PairableInstUserMap)[P].push_back(Q);
1536       }
1537     }
1538
1539     return (QUsesP && PUsesQ);
1540   }
1541
1542   // This function walks the use graph of current pairs to see if, starting
1543   // from P, the walk returns to P.
1544   bool BBVectorize::pairWillFormCycle(ValuePair P,
1545              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &PairableInstUserMap,
1546              DenseSet<ValuePair> &CurrentPairs) {
1547     DEBUG(if (DebugCycleCheck)
1548             dbgs() << "BBV: starting cycle check for : " << *P.first << " <-> "
1549                    << *P.second << "\n");
1550     // A lookup table of visisted pairs is kept because the PairableInstUserMap
1551     // contains non-direct associations.
1552     DenseSet<ValuePair> Visited;
1553     SmallVector<ValuePair, 32> Q;
1554     // General depth-first post-order traversal:
1555     Q.push_back(P);
1556     do {
1557       ValuePair QTop = Q.pop_back_val();
1558       Visited.insert(QTop);
1559
1560       DEBUG(if (DebugCycleCheck)
1561               dbgs() << "BBV: cycle check visiting: " << *QTop.first << " <-> "
1562                      << *QTop.second << "\n");
1563       DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator QQ =
1564         PairableInstUserMap.find(QTop);
1565       if (QQ == PairableInstUserMap.end())
1566         continue;
1567
1568       for (std::vector<ValuePair>::iterator C = QQ->second.begin(),
1569            CE = QQ->second.end(); C != CE; ++C) {
1570         if (*C == P) {
1571           DEBUG(dbgs()
1572                  << "BBV: rejected to prevent non-trivial cycle formation: "
1573                  << QTop.first << " <-> " << C->second << "\n");
1574           return true;
1575         }
1576
1577         if (CurrentPairs.count(*C) && !Visited.count(*C))
1578           Q.push_back(*C);
1579       }
1580     } while (!Q.empty());
1581
1582     return false;
1583   }
1584
1585   // This function builds the initial dag of connected pairs with the
1586   // pair J at the root.
1587   void BBVectorize::buildInitialDAGFor(
1588                   DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1589                   DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
1590                   std::vector<Value *> &PairableInsts,
1591                   DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
1592                   DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
1593                   DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
1594                   DenseMap<ValuePair, size_t> &DAG, ValuePair J) {
1595     // Each of these pairs is viewed as the root node of a DAG. The DAG
1596     // is then walked (depth-first). As this happens, we keep track of
1597     // the pairs that compose the DAG and the maximum depth of the DAG.
1598     SmallVector<ValuePairWithDepth, 32> Q;
1599     // General depth-first post-order traversal:
1600     Q.push_back(ValuePairWithDepth(J, getDepthFactor(J.first)));
1601     do {
1602       ValuePairWithDepth QTop = Q.back();
1603
1604       // Push each child onto the queue:
1605       bool MoreChildren = false;
1606       size_t MaxChildDepth = QTop.second;
1607       DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator QQ =
1608         ConnectedPairs.find(QTop.first);
1609       if (QQ != ConnectedPairs.end())
1610         for (std::vector<ValuePair>::iterator k = QQ->second.begin(),
1611              ke = QQ->second.end(); k != ke; ++k) {
1612           // Make sure that this child pair is still a candidate:
1613           if (CandidatePairsSet.count(*k)) {
1614             DenseMap<ValuePair, size_t>::iterator C = DAG.find(*k);
1615             if (C == DAG.end()) {
1616               size_t d = getDepthFactor(k->first);
1617               Q.push_back(ValuePairWithDepth(*k, QTop.second+d));
1618               MoreChildren = true;
1619             } else {
1620               MaxChildDepth = std::max(MaxChildDepth, C->second);
1621             }
1622           }
1623         }
1624
1625       if (!MoreChildren) {
1626         // Record the current pair as part of the DAG:
1627         DAG.insert(ValuePairWithDepth(QTop.first, MaxChildDepth));
1628         Q.pop_back();
1629       }
1630     } while (!Q.empty());
1631   }
1632
1633   // Given some initial dag, prune it by removing conflicting pairs (pairs
1634   // that cannot be simultaneously chosen for vectorization).
1635   void BBVectorize::pruneDAGFor(
1636               DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1637               std::vector<Value *> &PairableInsts,
1638               DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
1639               DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
1640               DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &PairableInstUserMap,
1641               DenseSet<VPPair> &PairableInstUserPairSet,
1642               DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
1643               DenseMap<ValuePair, size_t> &DAG,
1644               DenseSet<ValuePair> &PrunedDAG, ValuePair J,
1645               bool UseCycleCheck) {
1646     SmallVector<ValuePairWithDepth, 32> Q;
1647     // General depth-first post-order traversal:
1648     Q.push_back(ValuePairWithDepth(J, getDepthFactor(J.first)));
1649     do {
1650       ValuePairWithDepth QTop = Q.pop_back_val();
1651       PrunedDAG.insert(QTop.first);
1652
1653       // Visit each child, pruning as necessary...
1654       SmallVector<ValuePairWithDepth, 8> BestChildren;
1655       DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator QQ =
1656         ConnectedPairs.find(QTop.first);
1657       if (QQ == ConnectedPairs.end())
1658         continue;
1659
1660       for (std::vector<ValuePair>::iterator K = QQ->second.begin(),
1661            KE = QQ->second.end(); K != KE; ++K) {
1662         DenseMap<ValuePair, size_t>::iterator C = DAG.find(*K);
1663         if (C == DAG.end()) continue;
1664
1665         // This child is in the DAG, now we need to make sure it is the
1666         // best of any conflicting children. There could be multiple
1667         // conflicting children, so first, determine if we're keeping
1668         // this child, then delete conflicting children as necessary.
1669
1670         // It is also necessary to guard against pairing-induced
1671         // dependencies. Consider instructions a .. x .. y .. b
1672         // such that (a,b) are to be fused and (x,y) are to be fused
1673         // but a is an input to x and b is an output from y. This
1674         // means that y cannot be moved after b but x must be moved
1675         // after b for (a,b) to be fused. In other words, after
1676         // fusing (a,b) we have y .. a/b .. x where y is an input
1677         // to a/b and x is an output to a/b: x and y can no longer
1678         // be legally fused. To prevent this condition, we must
1679         // make sure that a child pair added to the DAG is not
1680         // both an input and output of an already-selected pair.
1681
1682         // Pairing-induced dependencies can also form from more complicated
1683         // cycles. The pair vs. pair conflicts are easy to check, and so
1684         // that is done explicitly for "fast rejection", and because for
1685         // child vs. child conflicts, we may prefer to keep the current
1686         // pair in preference to the already-selected child.
1687         DenseSet<ValuePair> CurrentPairs;
1688
1689         bool CanAdd = true;
1690         for (SmallVectorImpl<ValuePairWithDepth>::iterator C2
1691               = BestChildren.begin(), E2 = BestChildren.end();
1692              C2 != E2; ++C2) {
1693           if (C2->first.first == C->first.first ||
1694               C2->first.first == C->first.second ||
1695               C2->first.second == C->first.first ||
1696               C2->first.second == C->first.second ||
1697               pairsConflict(C2->first, C->first, PairableInstUsers,
1698                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserMap : nullptr,
1699                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserPairSet
1700                                           : nullptr)) {
1701             if (C2->second >= C->second) {
1702               CanAdd = false;
1703               break;
1704             }
1705
1706             CurrentPairs.insert(C2->first);
1707           }
1708         }
1709         if (!CanAdd) continue;
1710
1711         // Even worse, this child could conflict with another node already
1712         // selected for the DAG. If that is the case, ignore this child.
1713         for (DenseSet<ValuePair>::iterator T = PrunedDAG.begin(),
1714              E2 = PrunedDAG.end(); T != E2; ++T) {
1715           if (T->first == C->first.first ||
1716               T->first == C->first.second ||
1717               T->second == C->first.first ||
1718               T->second == C->first.second ||
1719               pairsConflict(*T, C->first, PairableInstUsers,
1720                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserMap : nullptr,
1721                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserPairSet
1722                                           : nullptr)) {
1723             CanAdd = false;
1724             break;
1725           }
1726
1727           CurrentPairs.insert(*T);
1728         }
1729         if (!CanAdd) continue;
1730
1731         // And check the queue too...
1732         for (SmallVectorImpl<ValuePairWithDepth>::iterator C2 = Q.begin(),
1733              E2 = Q.end(); C2 != E2; ++C2) {
1734           if (C2->first.first == C->first.first ||
1735               C2->first.first == C->first.second ||
1736               C2->first.second == C->first.first ||
1737               C2->first.second == C->first.second ||
1738               pairsConflict(C2->first, C->first, PairableInstUsers,
1739                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserMap : nullptr,
1740                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserPairSet
1741                                           : nullptr)) {
1742             CanAdd = false;
1743             break;
1744           }
1745
1746           CurrentPairs.insert(C2->first);
1747         }
1748         if (!CanAdd) continue;
1749
1750         // Last but not least, check for a conflict with any of the
1751         // already-chosen pairs.
1752         for (DenseMap<Value *, Value *>::iterator C2 =
1753               ChosenPairs.begin(), E2 = ChosenPairs.end();
1754              C2 != E2; ++C2) {
1755           if (pairsConflict(*C2, C->first, PairableInstUsers,
1756                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserMap : nullptr,
1757                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserPairSet
1758                                           : nullptr)) {
1759             CanAdd = false;
1760             break;
1761           }
1762
1763           CurrentPairs.insert(*C2);
1764         }
1765         if (!CanAdd) continue;
1766
1767         // To check for non-trivial cycles formed by the addition of the
1768         // current pair we've formed a list of all relevant pairs, now use a
1769         // graph walk to check for a cycle. We start from the current pair and
1770         // walk the use dag to see if we again reach the current pair. If we
1771         // do, then the current pair is rejected.
1772
1773         // FIXME: It may be more efficient to use a topological-ordering
1774         // algorithm to improve the cycle check. This should be investigated.
1775         if (UseCycleCheck &&
1776             pairWillFormCycle(C->first, PairableInstUserMap, CurrentPairs))
1777           continue;
1778
1779         // This child can be added, but we may have chosen it in preference
1780         // to an already-selected child. Check for this here, and if a
1781         // conflict is found, then remove the previously-selected child
1782         // before adding this one in its place.
1783         for (SmallVectorImpl<ValuePairWithDepth>::iterator C2
1784               = BestChildren.begin(); C2 != BestChildren.end();) {
1785           if (C2->first.first == C->first.first ||
1786               C2->first.first == C->first.second ||
1787               C2->first.second == C->first.first ||
1788               C2->first.second == C->first.second ||
1789               pairsConflict(C2->first, C->first, PairableInstUsers))
1790             C2 = BestChildren.erase(C2);
1791           else
1792             ++C2;
1793         }
1794
1795         BestChildren.push_back(ValuePairWithDepth(C->first, C->second));
1796       }
1797
1798       for (SmallVectorImpl<ValuePairWithDepth>::iterator C
1799             = BestChildren.begin(), E2 = BestChildren.end();
1800            C != E2; ++C) {
1801         size_t DepthF = getDepthFactor(C->first.first);
1802         Q.push_back(ValuePairWithDepth(C->first, QTop.second+DepthF));
1803       }
1804     } while (!Q.empty());
1805   }
1806
1807   // This function finds the best dag of mututally-compatible connected
1808   // pairs, given the choice of root pairs as an iterator range.
1809   void BBVectorize::findBestDAGFor(
1810               DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1811               DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
1812               DenseMap<ValuePair, int> &CandidatePairCostSavings,
1813               std::vector<Value *> &PairableInsts,
1814               DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
1815               DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
1816               DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
1817               DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairDeps,
1818               DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
1819               DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &PairableInstUserMap,
1820               DenseSet<VPPair> &PairableInstUserPairSet,
1821               DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
1822               DenseSet<ValuePair> &BestDAG, size_t &BestMaxDepth,
1823               int &BestEffSize, Value *II, std::vector<Value *>&JJ,
1824               bool UseCycleCheck) {
1825     for (std::vector<Value *>::iterator J = JJ.begin(), JE = JJ.end();
1826          J != JE; ++J) {
1827       ValuePair IJ(II, *J);
1828       if (!CandidatePairsSet.count(IJ))
1829         continue;
1830
1831       // Before going any further, make sure that this pair does not
1832       // conflict with any already-selected pairs (see comment below
1833       // near the DAG pruning for more details).
1834       DenseSet<ValuePair> ChosenPairSet;
1835       bool DoesConflict = false;
1836       for (DenseMap<Value *, Value *>::iterator C = ChosenPairs.begin(),
1837            E = ChosenPairs.end(); C != E; ++C) {
1838         if (pairsConflict(*C, IJ, PairableInstUsers,
1839                           UseCycleCheck ? &PairableInstUserMap : nullptr,
1840                           UseCycleCheck ? &PairableInstUserPairSet : nullptr)) {
1841           DoesConflict = true;
1842           break;
1843         }
1844
1845         ChosenPairSet.insert(*C);
1846       }
1847       if (DoesConflict) continue;
1848
1849       if (UseCycleCheck &&
1850           pairWillFormCycle(IJ, PairableInstUserMap, ChosenPairSet))
1851         continue;
1852
1853       DenseMap<ValuePair, size_t> DAG;
1854       buildInitialDAGFor(CandidatePairs, CandidatePairsSet,
1855                           PairableInsts, ConnectedPairs,
1856                           PairableInstUsers, ChosenPairs, DAG, IJ);
1857
1858       // Because we'll keep the child with the largest depth, the largest
1859       // depth is still the same in the unpruned DAG.
1860       size_t MaxDepth = DAG.lookup(IJ);
1861
1862       DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() << "BBV: found DAG for pair {"
1863                    << *IJ.first << " <-> " << *IJ.second << "} of depth " <<
1864                    MaxDepth << " and size " << DAG.size() << "\n");
1865
1866       // At this point the DAG has been constructed, but, may contain
1867       // contradictory children (meaning that different children of
1868       // some dag node may be attempting to fuse the same instruction).
1869       // So now we walk the dag again, in the case of a conflict,
1870       // keep only the child with the largest depth. To break a tie,
1871       // favor the first child.
1872
1873       DenseSet<ValuePair> PrunedDAG;
1874       pruneDAGFor(CandidatePairs, PairableInsts, ConnectedPairs,
1875                    PairableInstUsers, PairableInstUserMap,
1876                    PairableInstUserPairSet,
1877                    ChosenPairs, DAG, PrunedDAG, IJ, UseCycleCheck);
1878
1879       int EffSize = 0;
1880       if (TTI) {
1881         DenseSet<Value *> PrunedDAGInstrs;
1882         for (DenseSet<ValuePair>::iterator S = PrunedDAG.begin(),
1883              E = PrunedDAG.end(); S != E; ++S) {
1884           PrunedDAGInstrs.insert(S->first);
1885           PrunedDAGInstrs.insert(S->second);
1886         }
1887
1888         // The set of pairs that have already contributed to the total cost.
1889         DenseSet<ValuePair> IncomingPairs;
1890
1891         // If the cost model were perfect, this might not be necessary; but we
1892         // need to make sure that we don't get stuck vectorizing our own
1893         // shuffle chains.
1894         bool HasNontrivialInsts = false;
1895
1896         // The node weights represent the cost savings associated with
1897         // fusing the pair of instructions.
1898         for (DenseSet<ValuePair>::iterator S = PrunedDAG.begin(),
1899              E = PrunedDAG.end(); S != E; ++S) {
1900           if (!isa<ShuffleVectorInst>(S->first) &&
1901               !isa<InsertElementInst>(S->first) &&
1902               !isa<ExtractElementInst>(S->first))
1903             HasNontrivialInsts = true;
1904
1905           bool FlipOrder = false;
1906
1907           if (getDepthFactor(S->first)) {
1908             int ESContrib = CandidatePairCostSavings.find(*S)->second;
1909             DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() << "\tweight {"
1910                    << *S->first << " <-> " << *S->second << "} = " <<
1911                    ESContrib << "\n");
1912             EffSize += ESContrib;
1913           }
1914
1915           // The edge weights contribute in a negative sense: they represent
1916           // the cost of shuffles.
1917           DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator SS =
1918             ConnectedPairDeps.find(*S);
1919           if (SS != ConnectedPairDeps.end()) {
1920             unsigned NumDepsDirect = 0, NumDepsSwap = 0;
1921             for (std::vector<ValuePair>::iterator T = SS->second.begin(),
1922                  TE = SS->second.end(); T != TE; ++T) {
1923               VPPair Q(*S, *T);
1924               if (!PrunedDAG.count(Q.second))
1925                 continue;
1926               DenseMap<VPPair, unsigned>::iterator R =
1927                 PairConnectionTypes.find(VPPair(Q.second, Q.first));
1928               assert(R != PairConnectionTypes.end() &&
1929                      "Cannot find pair connection type");
1930               if (R->second == PairConnectionDirect)
1931                 ++NumDepsDirect;
1932               else if (R->second == PairConnectionSwap)
1933                 ++NumDepsSwap;
1934             }
1935
1936             // If there are more swaps than direct connections, then
1937             // the pair order will be flipped during fusion. So the real
1938             // number of swaps is the minimum number.
1939             FlipOrder = !FixedOrderPairs.count(*S) &&
1940               ((NumDepsSwap > NumDepsDirect) ||
1941                 FixedOrderPairs.count(ValuePair(S->second, S->first)));
1942
1943             for (std::vector<ValuePair>::iterator T = SS->second.begin(),
1944                  TE = SS->second.end(); T != TE; ++T) {
1945               VPPair Q(*S, *T);
1946               if (!PrunedDAG.count(Q.second))
1947                 continue;
1948               DenseMap<VPPair, unsigned>::iterator R =
1949                 PairConnectionTypes.find(VPPair(Q.second, Q.first));
1950               assert(R != PairConnectionTypes.end() &&
1951                      "Cannot find pair connection type");
1952               Type *Ty1 = Q.second.first->getType(),
1953                    *Ty2 = Q.second.second->getType();
1954               Type *VTy = getVecTypeForPair(Ty1, Ty2);
1955               if ((R->second == PairConnectionDirect && FlipOrder) ||
1956                   (R->second == PairConnectionSwap && !FlipOrder)  ||
1957                   R->second == PairConnectionSplat) {
1958                 int ESContrib = (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
1959                                                    VTy, VTy);
1960
1961                 if (VTy->getVectorNumElements() == 2) {
1962                   if (R->second == PairConnectionSplat)
1963                     ESContrib = std::min(ESContrib, (int) TTI->getShuffleCost(
1964                       TargetTransformInfo::SK_Broadcast, VTy));
1965                   else
1966                     ESContrib = std::min(ESContrib, (int) TTI->getShuffleCost(
1967                       TargetTransformInfo::SK_Reverse, VTy));
1968                 }
1969
1970                 DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() << "\tcost {" <<
1971                   *Q.second.first << " <-> " << *Q.second.second <<
1972                     "} -> {" <<
1973                   *S->first << " <-> " << *S->second << "} = " <<
1974                    ESContrib << "\n");
1975                 EffSize -= ESContrib;
1976               }
1977             }
1978           }
1979
1980           // Compute the cost of outgoing edges. We assume that edges outgoing
1981           // to shuffles, inserts or extracts can be merged, and so contribute
1982           // no additional cost.
1983           if (!S->first->getType()->isVoidTy()) {
1984             Type *Ty1 = S->first->getType(),
1985                  *Ty2 = S->second->getType();
1986             Type *VTy = getVecTypeForPair(Ty1, Ty2);
1987
1988             bool NeedsExtraction = false;
1989             for (User *U : S->first->users()) {
1990               if (ShuffleVectorInst *SI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(U)) {
1991                 // Shuffle can be folded if it has no other input
1992                 if (isa<UndefValue>(SI->getOperand(1)))
1993                   continue;
1994               }
1995               if (isa<ExtractElementInst>(U))
1996                 continue;
1997               if (PrunedDAGInstrs.count(U))
1998                 continue;
1999               NeedsExtraction = true;
2000               break;
2001             }
2002
2003             if (NeedsExtraction) {
2004               int ESContrib;
2005               if (Ty1->isVectorTy()) {
2006                 ESContrib = (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
2007                                                Ty1, VTy);
2008                 ESContrib = std::min(ESContrib, (int) TTI->getShuffleCost(
2009                   TargetTransformInfo::SK_ExtractSubvector, VTy, 0, Ty1));
2010               } else
2011                 ESContrib = (int) TTI->getVectorInstrCost(
2012                                     Instruction::ExtractElement, VTy, 0);
2013
2014               DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() << "\tcost {" <<
2015                 *S->first << "} = " << ESContrib << "\n");
2016               EffSize -= ESContrib;
2017             }
2018
2019             NeedsExtraction = false;
2020             for (User *U : S->second->users()) {
2021               if (ShuffleVectorInst *SI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(U)) {
2022                 // Shuffle can be folded if it has no other input
2023                 if (isa<UndefValue>(SI->getOperand(1)))
2024                   continue;
2025               }
2026               if (isa<ExtractElementInst>(U))
2027                 continue;
2028               if (PrunedDAGInstrs.count(U))
2029                 continue;
2030               NeedsExtraction = true;
2031               break;
2032             }
2033
2034             if (NeedsExtraction) {
2035               int ESContrib;
2036               if (Ty2->isVectorTy()) {
2037                 ESContrib = (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
2038                                                Ty2, VTy);
2039                 ESContrib = std::min(ESContrib, (int) TTI->getShuffleCost(
2040                   TargetTransformInfo::SK_ExtractSubvector, VTy,
2041                   Ty1->isVectorTy() ? Ty1->getVectorNumElements() : 1, Ty2));
2042               } else
2043                 ESContrib = (int) TTI->getVectorInstrCost(
2044                                     Instruction::ExtractElement, VTy, 1);
2045               DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() << "\tcost {" <<
2046                 *S->second << "} = " << ESContrib << "\n");
2047               EffSize -= ESContrib;
2048             }
2049           }
2050
2051           // Compute the cost of incoming edges.
2052           if (!isa<LoadInst>(S->first) && !isa<StoreInst>(S->first)) {
2053             Instruction *S1 = cast<Instruction>(S->first),
2054                         *S2 = cast<Instruction>(S->second);
2055             for (unsigned o = 0; o < S1->getNumOperands(); ++o) {
2056               Value *O1 = S1->getOperand(o), *O2 = S2->getOperand(o);
2057
2058               // Combining constants into vector constants (or small vector
2059               // constants into larger ones are assumed free).
2060               if (isa<Constant>(O1) && isa<Constant>(O2))
2061                 continue;
2062
2063               if (FlipOrder)
2064                 std::swap(O1, O2);
2065
2066               ValuePair VP  = ValuePair(O1, O2);
2067               ValuePair VPR = ValuePair(O2, O1);
2068
2069               // Internal edges are not handled here.
2070               if (PrunedDAG.count(VP) || PrunedDAG.count(VPR))
2071                 continue;
2072
2073               Type *Ty1 = O1->getType(),
2074                    *Ty2 = O2->getType();
2075               Type *VTy = getVecTypeForPair(Ty1, Ty2);
2076
2077               // Combining vector operations of the same type is also assumed
2078               // folded with other operations.
2079               if (Ty1 == Ty2) {
2080                 // If both are insert elements, then both can be widened.
2081                 InsertElementInst *IEO1 = dyn_cast<InsertElementInst>(O1),
2082                                   *IEO2 = dyn_cast<InsertElementInst>(O2);
2083                 if (IEO1 && IEO2 && isPureIEChain(IEO1) && isPureIEChain(IEO2))
2084                   continue;
2085                 // If both are extract elements, and both have the same input
2086                 // type, then they can be replaced with a shuffle
2087                 ExtractElementInst *EIO1 = dyn_cast<ExtractElementInst>(O1),
2088                                    *EIO2 = dyn_cast<ExtractElementInst>(O2);
2089                 if (EIO1 && EIO2 &&
2090                     EIO1->getOperand(0)->getType() ==
2091                       EIO2->getOperand(0)->getType())
2092                   continue;
2093                 // If both are a shuffle with equal operand types and only two
2094                 // unqiue operands, then they can be replaced with a single
2095                 // shuffle
2096                 ShuffleVectorInst *SIO1 = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(O1),
2097                                   *SIO2 = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(O2);
2098                 if (SIO1 && SIO2 &&
2099                     SIO1->getOperand(0)->getType() ==
2100                       SIO2->getOperand(0)->getType()) {
2101                   SmallSet<Value *, 4> SIOps;
2102                   SIOps.insert(SIO1->getOperand(0));
2103                   SIOps.insert(SIO1->getOperand(1));
2104                   SIOps.insert(SIO2->getOperand(0));
2105                   SIOps.insert(SIO2->getOperand(1));
2106                   if (SIOps.size() <= 2)
2107                     continue;
2108                 }
2109               }
2110
2111               int ESContrib;
2112               // This pair has already been formed.
2113               if (IncomingPairs.count(VP)) {
2114                 continue;
2115               } else if (IncomingPairs.count(VPR)) {
2116                 ESContrib = (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
2117                                                VTy, VTy);
2118
2119                 if (VTy->getVectorNumElements() == 2)
2120                   ESContrib = std::min(ESContrib, (int) TTI->getShuffleCost(
2121                     TargetTransformInfo::SK_Reverse, VTy));
2122               } else if (!Ty1->isVectorTy() && !Ty2->isVectorTy()) {
2123                 ESContrib = (int) TTI->getVectorInstrCost(
2124                                     Instruction::InsertElement, VTy, 0);
2125                 ESContrib += (int) TTI->getVectorInstrCost(
2126                                      Instruction::InsertElement, VTy, 1);
2127               } else if (!Ty1->isVectorTy()) {
2128                 // O1 needs to be inserted into a vector of size O2, and then
2129                 // both need to be shuffled together.
2130                 ESContrib = (int) TTI->getVectorInstrCost(
2131                                     Instruction::InsertElement, Ty2, 0);
2132                 ESContrib += (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
2133                                                 VTy, Ty2);
2134               } else if (!Ty2->isVectorTy()) {
2135                 // O2 needs to be inserted into a vector of size O1, and then
2136                 // both need to be shuffled together.
2137                 ESContrib = (int) TTI->getVectorInstrCost(
2138                                     Instruction::InsertElement, Ty1, 0);
2139                 ESContrib += (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
2140                                                 VTy, Ty1);
2141               } else {
2142                 Type *TyBig = Ty1, *TySmall = Ty2;
2143                 if (Ty2->getVectorNumElements() > Ty1->getVectorNumElements())
2144                   std::swap(TyBig, TySmall);
2145
2146                 ESContrib = (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
2147                                                VTy, TyBig);
2148                 if (TyBig != TySmall)
2149                   ESContrib += (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
2150                                                   TyBig, TySmall);
2151               }
2152
2153               DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() << "\tcost {"
2154                      << *O1 << " <-> " << *O2 << "} = " <<
2155                      ESContrib << "\n");
2156               EffSize -= ESContrib;
2157               IncomingPairs.insert(VP);
2158             }
2159           }
2160         }
2161
2162         if (!HasNontrivialInsts) {
2163           DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() <<
2164                 "\tNo non-trivial instructions in DAG;"
2165                 " override to zero effective size\n");
2166           EffSize = 0;
2167         }
2168       } else {
2169         for (DenseSet<ValuePair>::iterator S = PrunedDAG.begin(),
2170              E = PrunedDAG.end(); S != E; ++S)
2171           EffSize += (int) getDepthFactor(S->first);
2172       }
2173
2174       DEBUG(if (DebugPairSelection)
2175              dbgs() << "BBV: found pruned DAG for pair {"
2176              << *IJ.first << " <-> " << *IJ.second << "} of depth " <<
2177              MaxDepth << " and size " << PrunedDAG.size() <<
2178             " (effective size: " << EffSize << ")\n");
2179       if (((TTI && !UseChainDepthWithTI) ||
2180             MaxDepth >= Config.ReqChainDepth) &&
2181           EffSize > 0 && EffSize > BestEffSize) {
2182         BestMaxDepth = MaxDepth;
2183         BestEffSize = EffSize;
2184         BestDAG = PrunedDAG;
2185       }
2186     }
2187   }
2188
2189   // Given the list of candidate pairs, this function selects those
2190   // that will be fused into vector instructions.
2191   void BBVectorize::choosePairs(
2192                 DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
2193                 DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
2194                 DenseMap<ValuePair, int> &CandidatePairCostSavings,
2195                 std::vector<Value *> &PairableInsts,
2196                 DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
2197                 DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
2198                 DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
2199                 DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairDeps,
2200                 DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
2201                 DenseMap<Value *, Value *>& ChosenPairs) {
2202     bool UseCycleCheck =
2203      CandidatePairsSet.size() <= Config.MaxCandPairsForCycleCheck;
2204
2205     DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > CandidatePairs2;
2206     for (DenseSet<ValuePair>::iterator I = CandidatePairsSet.begin(),
2207          E = CandidatePairsSet.end(); I != E; ++I) {
2208       std::vector<Value *> &JJ = CandidatePairs2[I->second];
2209       if (JJ.empty()) JJ.reserve(32);
2210       JJ.push_back(I->first);
2211     }
2212
2213     DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > PairableInstUserMap;
2214     DenseSet<VPPair> PairableInstUserPairSet;
2215     for (std::vector<Value *>::iterator I = PairableInsts.begin(),
2216          E = PairableInsts.end(); I != E; ++I) {
2217       // The number of possible pairings for this variable:
2218       size_t NumChoices = CandidatePairs.lookup(*I).size();
2219       if (!NumChoices) continue;
2220
2221       std::vector<Value *> &JJ = CandidatePairs[*I];
2222
2223       // The best pair to choose and its dag:
2224       size_t BestMaxDepth = 0;
2225       int BestEffSize = 0;
2226       DenseSet<ValuePair> BestDAG;
2227       findBestDAGFor(CandidatePairs, CandidatePairsSet,
2228                       CandidatePairCostSavings,
2229                       PairableInsts, FixedOrderPairs, PairConnectionTypes,
2230                       ConnectedPairs, ConnectedPairDeps,
2231                       PairableInstUsers, PairableInstUserMap,
2232                       PairableInstUserPairSet, ChosenPairs,
2233                       BestDAG, BestMaxDepth, BestEffSize, *I, JJ,
2234                       UseCycleCheck);
2235
2236       if (BestDAG.empty())
2237         continue;
2238
2239       // A dag has been chosen (or not) at this point. If no dag was
2240       // chosen, then this instruction, I, cannot be paired (and is no longer
2241       // considered).
2242
2243       DEBUG(dbgs() << "BBV: selected pairs in the best DAG for: "
2244                    << *cast<Instruction>(*I) << "\n");
2245
2246       for (DenseSet<ValuePair>::iterator S = BestDAG.begin(),
2247            SE2 = BestDAG.end(); S != SE2; ++S) {
2248         // Insert the members of this dag into the list of chosen pairs.
2249         ChosenPairs.insert(ValuePair(S->first, S->second));
2250         DEBUG(dbgs() << "BBV: selected pair: " << *S->first << " <-> " <<
2251                *S->second << "\n");
2252
2253         // Remove all candidate pairs that have values in the chosen dag.
2254         std::vector<Value *> &KK = CandidatePairs[S->first];
2255         for (std::vector<Value *>::iterator K = KK.begin(), KE = KK.end();
2256              K != KE; ++K) {
2257           if (*K == S->second)
2258             continue;
2259
2260           CandidatePairsSet.erase(ValuePair(S->first, *K));
2261         }
2262
2263         std::vector<Value *> &LL = CandidatePairs2[S->second];
2264         for (std::vector<Value *>::iterator L = LL.begin(), LE = LL.end();
2265              L != LE; ++L) {
2266           if (*L == S->first)
2267             continue;
2268
2269           CandidatePairsSet.erase(ValuePair(*L, S->second));
2270         }
2271
2272         std::vector<Value *> &MM = CandidatePairs[S->second];
2273         for (std::vector<Value *>::iterator M = MM.begin(), ME = MM.end();
2274              M != ME; ++M) {
2275           assert(*M != S->first && "Flipped pair in candidate list?");
2276           CandidatePairsSet.erase(ValuePair(S->second, *M));
2277         }
2278
2279         std::vector<Value *> &NN = CandidatePairs2[S->first];
2280         for (std::vector<Value *>::iterator N = NN.begin(), NE = NN.end();
2281              N != NE; ++N) {
2282           assert(*N != S->second && "Flipped pair in candidate list?");
2283           CandidatePairsSet.erase(ValuePair(*N, S->first));
2284         }
2285       }
2286     }
2287
2288     DEBUG(dbgs() << "BBV: selected " << ChosenPairs.size() << " pairs.\n");
2289   }
2290
2291   std::string getReplacementName(Instruction *I, bool IsInput, unsigned o,
2292                      unsigned n = 0) {
2293     if (!I->hasName())
2294       return "";
2295
2296     return (I->getName() + (IsInput ? ".v.i" : ".v.r") + utostr(o) +
2297              (n > 0 ? "." + utostr(n) : "")).str();
2298   }
2299
2300   // Returns the value that is to be used as the pointer input to the vector
2301   // instruction that fuses I with J.
2302   Value *BBVectorize::getReplacementPointerInput(LLVMContext& Context,
2303                      Instruction *I, Instruction *J, unsigned o) {
2304     Value *IPtr, *JPtr;
2305     unsigned IAlignment, JAlignment, IAddressSpace, JAddressSpace;
2306     int64_t OffsetInElmts;
2307
2308     // Note: the analysis might fail here, that is why the pair order has
2309     // been precomputed (OffsetInElmts must be unused here).
2310     (void) getPairPtrInfo(I, J, IPtr, JPtr, IAlignment, JAlignment,
2311                           IAddressSpace, JAddressSpace,
2312                           OffsetInElmts, false);
2313
2314     // The pointer value is taken to be the one with the lowest offset.
2315     Value *VPtr = IPtr;
2316
2317     Type *ArgTypeI = IPtr->getType()->getPointerElementType();
2318     Type *ArgTypeJ = JPtr->getType()->getPointerElementType();
2319     Type *VArgType = getVecTypeForPair(ArgTypeI, ArgTypeJ);
2320     Type *VArgPtrType
2321       = PointerType::get(VArgType,
2322                          IPtr->getType()->getPointerAddressSpace());
2323     return new BitCastInst(VPtr, VArgPtrType, getReplacementName(I, true, o),
2324                         /* insert before */ I);
2325   }
2326
2327   void BBVectorize::fillNewShuffleMask(LLVMContext& Context, Instruction *J,
2328                      unsigned MaskOffset, unsigned NumInElem,
2329                      unsigned NumInElem1, unsigned IdxOffset,
2330                      std::vector<Constant*> &Mask) {
2331     unsigned NumElem1 = J->getType()->getVectorNumElements();
2332     for (unsigned v = 0; v < NumElem1; ++v) {
2333       int m = cast<ShuffleVectorInst>(J)->getMaskValue(v);
2334       if (m < 0) {
2335         Mask[v+MaskOffset] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2336       } else {
2337         unsigned mm = m + (int) IdxOffset;
2338         if (m >= (int) NumInElem1)
2339           mm += (int) NumInElem;
2340
2341         Mask[v+MaskOffset] =
2342           ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), mm);
2343       }
2344     }
2345   }
2346
2347   // Returns the value that is to be used as the vector-shuffle mask to the
2348   // vector instruction that fuses I with J.
2349   Value *BBVectorize::getReplacementShuffleMask(LLVMContext& Context,
2350                      Instruction *I, Instruction *J) {
2351     // This is the shuffle mask. We need to append the second
2352     // mask to the first, and the numbers need to be adjusted.
2353
2354     Type *ArgTypeI = I->getType();
2355     Type *ArgTypeJ = J->getType();
2356     Type *VArgType = getVecTypeForPair(ArgTypeI, ArgTypeJ);
2357
2358     unsigned NumElemI = ArgTypeI->getVectorNumElements();
2359
2360     // Get the total number of elements in the fused vector type.
2361     // By definition, this must equal the number of elements in
2362     // the final mask.
2363     unsigned NumElem = VArgType->getVectorNumElements();
2364     std::vector<Constant*> Mask(NumElem);
2365
2366     Type *OpTypeI = I->getOperand(0)->getType();
2367     unsigned NumInElemI = OpTypeI->getVectorNumElements();
2368     Type *OpTypeJ = J->getOperand(0)->getType();
2369     unsigned NumInElemJ = OpTypeJ->getVectorNumElements();
2370
2371     // The fused vector will be:
2372     // -----------------------------------------------------
2373     // | NumInElemI | NumInElemJ | NumInElemI | NumInElemJ |
2374     // -----------------------------------------------------
2375     // from which we'll extract NumElem total elements (where the first NumElemI
2376     // of them come from the mask in I and the remainder come from the mask
2377     // in J.
2378
2379     // For the mask from the first pair...
2380     fillNewShuffleMask(Context, I, 0,        NumInElemJ, NumInElemI,
2381                        0,          Mask);
2382
2383     // For the mask from the second pair...
2384     fillNewShuffleMask(Context, J, NumElemI, NumInElemI, NumInElemJ,
2385                        NumInElemI, Mask);
2386
2387     return ConstantVector::get(Mask);
2388   }
2389
2390   bool BBVectorize::expandIEChain(LLVMContext& Context, Instruction *I,
2391                                   Instruction *J, unsigned o, Value *&LOp,
2392                                   unsigned numElemL,
2393                                   Type *ArgTypeL, Type *ArgTypeH,
2394                                   bool IBeforeJ, unsigned IdxOff) {
2395     bool ExpandedIEChain = false;
2396     if (InsertElementInst *LIE = dyn_cast<InsertElementInst>(LOp)) {
2397       // If we have a pure insertelement chain, then this can be rewritten
2398       // into a chain that directly builds the larger type.
2399       if (isPureIEChain(LIE)) {
2400         SmallVector<Value *, 8> VectElemts(numElemL,
2401           UndefValue::get(ArgTypeL->getScalarType()));
2402         InsertElementInst *LIENext = LIE;
2403         do {
2404           unsigned Idx =
2405             cast<ConstantInt>(LIENext->getOperand(2))->getSExtValue();
2406           VectElemts[Idx] = LIENext->getOperand(1);
2407         } while ((LIENext =
2408                    dyn_cast<InsertElementInst>(LIENext->getOperand(0))));
2409
2410         LIENext = nullptr;
2411         Value *LIEPrev = UndefValue::get(ArgTypeH);
2412         for (unsigned i = 0; i < numElemL; ++i) {
2413           if (isa<UndefValue>(VectElemts[i])) continue;
2414           LIENext = InsertElementInst::Create(LIEPrev, VectElemts[i],
2415                              ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context),
2416                                               i + IdxOff),
2417                              getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2418                                                 true, o, i+1));
2419           LIENext->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2420           LIEPrev = LIENext;
2421         }
2422
2423         LOp = LIENext ? (Value*) LIENext : UndefValue::get(ArgTypeH);
2424         ExpandedIEChain = true;
2425       }
2426     }
2427
2428     return ExpandedIEChain;
2429   }
2430
2431   static unsigned getNumScalarElements(Type *Ty) {
2432     if (VectorType *VecTy = dyn_cast<VectorType>(Ty))
2433       return VecTy->getNumElements();
2434     return 1;
2435   }
2436
2437   // Returns the value to be used as the specified operand of the vector
2438   // instruction that fuses I with J.
2439   Value *BBVectorize::getReplacementInput(LLVMContext& Context, Instruction *I,
2440                      Instruction *J, unsigned o, bool IBeforeJ) {
2441     Value *CV0 = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), 0);
2442     Value *CV1 = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), 1);
2443
2444     // Compute the fused vector type for this operand
2445     Type *ArgTypeI = I->getOperand(o)->getType();
2446     Type *ArgTypeJ = J->getOperand(o)->getType();
2447     VectorType *VArgType = getVecTypeForPair(ArgTypeI, ArgTypeJ);
2448
2449     Instruction *L = I, *H = J;
2450     Type *ArgTypeL = ArgTypeI, *ArgTypeH = ArgTypeJ;
2451
2452     unsigned numElemL = getNumScalarElements(ArgTypeL);
2453     unsigned numElemH = getNumScalarElements(ArgTypeH);
2454
2455     Value *LOp = L->getOperand(o);
2456     Value *HOp = H->getOperand(o);
2457     unsigned numElem = VArgType->getNumElements();
2458
2459     // First, we check if we can reuse the "original" vector outputs (if these
2460     // exist). We might need a shuffle.
2461     ExtractElementInst *LEE = dyn_cast<ExtractElementInst>(LOp);
2462     ExtractElementInst *HEE = dyn_cast<ExtractElementInst>(HOp);
2463     ShuffleVectorInst *LSV = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LOp);
2464     ShuffleVectorInst *HSV = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(HOp);
2465
2466     // FIXME: If we're fusing shuffle instructions, then we can't apply this
2467     // optimization. The input vectors to the shuffle might be a different
2468     // length from the shuffle outputs. Unfortunately, the replacement
2469     // shuffle mask has already been formed, and the mask entries are sensitive
2470     // to the sizes of the inputs.
2471     bool IsSizeChangeShuffle =
2472       isa<ShuffleVectorInst>(L) &&
2473         (LOp->getType() != L->getType() || HOp->getType() != H->getType());
2474
2475     if ((LEE || LSV) && (HEE || HSV) && !IsSizeChangeShuffle) {
2476       // We can have at most two unique vector inputs.
2477       bool CanUseInputs = true;
2478       Value *I1, *I2 = nullptr;
2479       if (LEE) {
2480         I1 = LEE->getOperand(0);
2481       } else {
2482         I1 = LSV->getOperand(0);
2483         I2 = LSV->getOperand(1);
2484         if (I2 == I1 || isa<UndefValue>(I2))
2485           I2 = nullptr;
2486       }
2487
2488       if (HEE) {
2489         Value *I3 = HEE->getOperand(0);
2490         if (!I2 && I3 != I1)
2491           I2 = I3;
2492         else if (I3 != I1 && I3 != I2)
2493           CanUseInputs = false;
2494       } else {
2495         Value *I3 = HSV->getOperand(0);
2496         if (!I2 && I3 != I1)
2497           I2 = I3;
2498         else if (I3 != I1 && I3 != I2)
2499           CanUseInputs = false;
2500
2501         if (CanUseInputs) {
2502           Value *I4 = HSV->getOperand(1);
2503           if (!isa<UndefValue>(I4)) {
2504             if (!I2 && I4 != I1)
2505               I2 = I4;
2506             else if (I4 != I1 && I4 != I2)
2507               CanUseInputs = false;
2508           }
2509         }
2510       }
2511
2512       if (CanUseInputs) {
2513         unsigned LOpElem =
2514           cast<Instruction>(LOp)->getOperand(0)->getType()
2515             ->getVectorNumElements();
2516
2517         unsigned HOpElem =
2518           cast<Instruction>(HOp)->getOperand(0)->getType()
2519             ->getVectorNumElements();
2520
2521         // We have one or two input vectors. We need to map each index of the
2522         // operands to the index of the original vector.
2523         SmallVector<std::pair<int, int>, 8>  II(numElem);
2524         for (unsigned i = 0; i < numElemL; ++i) {
2525           int Idx, INum;
2526           if (LEE) {
2527             Idx =
2528               cast<ConstantInt>(LEE->getOperand(1))->getSExtValue();
2529             INum = LEE->getOperand(0) == I1 ? 0 : 1;
2530           } else {
2531             Idx = LSV->getMaskValue(i);
2532             if (Idx < (int) LOpElem) {
2533               INum = LSV->getOperand(0) == I1 ? 0 : 1;
2534             } else {
2535               Idx -= LOpElem;
2536               INum = LSV->getOperand(1) == I1 ? 0 : 1;
2537             }
2538           }
2539
2540           II[i] = std::pair<int, int>(Idx, INum);
2541         }
2542         for (unsigned i = 0; i < numElemH; ++i) {
2543           int Idx, INum;
2544           if (HEE) {
2545             Idx =
2546               cast<ConstantInt>(HEE->getOperand(1))->getSExtValue();
2547             INum = HEE->getOperand(0) == I1 ? 0 : 1;
2548           } else {
2549             Idx = HSV->getMaskValue(i);
2550             if (Idx < (int) HOpElem) {
2551               INum = HSV->getOperand(0) == I1 ? 0 : 1;
2552             } else {
2553               Idx -= HOpElem;
2554               INum = HSV->getOperand(1) == I1 ? 0 : 1;
2555             }
2556           }
2557
2558           II[i + numElemL] = std::pair<int, int>(Idx, INum);
2559         }
2560
2561         // We now have an array which tells us from which index of which
2562         // input vector each element of the operand comes.
2563         VectorType *I1T = cast<VectorType>(I1->getType());
2564         unsigned I1Elem = I1T->getNumElements();
2565
2566         if (!I2) {
2567           // In this case there is only one underlying vector input. Check for
2568           // the trivial case where we can use the input directly.
2569           if (I1Elem == numElem) {
2570             bool ElemInOrder = true;
2571             for (unsigned i = 0; i < numElem; ++i) {
2572               if (II[i].first != (int) i && II[i].first != -1) {
2573                 ElemInOrder = false;
2574                 break;
2575               }
2576             }
2577
2578             if (ElemInOrder)
2579               return I1;
2580           }
2581
2582           // A shuffle is needed.
2583           std::vector<Constant *> Mask(numElem);
2584           for (unsigned i = 0; i < numElem; ++i) {
2585             int Idx = II[i].first;
2586             if (Idx == -1)
2587               Mask[i] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2588             else
2589               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), Idx);
2590           }
2591
2592           Instruction *S =
2593             new ShuffleVectorInst(I1, UndefValue::get(I1T),
2594                                   ConstantVector::get(Mask),
2595                                   getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2596                                                      true, o));
2597           S->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2598           return S;
2599         }
2600
2601         VectorType *I2T = cast<VectorType>(I2->getType());
2602         unsigned I2Elem = I2T->getNumElements();
2603
2604         // This input comes from two distinct vectors. The first step is to
2605         // make sure that both vectors are the same length. If not, the
2606         // smaller one will need to grow before they can be shuffled together.
2607         if (I1Elem < I2Elem) {
2608           std::vector<Constant *> Mask(I2Elem);
2609           unsigned v = 0;
2610           for (; v < I1Elem; ++v)
2611             Mask[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), v);
2612           for (; v < I2Elem; ++v)
2613             Mask[v] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2614
2615           Instruction *NewI1 =
2616             new ShuffleVectorInst(I1, UndefValue::get(I1T),
2617                                   ConstantVector::get(Mask),
2618                                   getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2619                                                      true, o, 1));
2620           NewI1->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2621           I1 = NewI1;
2622           I1Elem = I2Elem;
2623         } else if (I1Elem > I2Elem) {
2624           std::vector<Constant *> Mask(I1Elem);
2625           unsigned v = 0;
2626           for (; v < I2Elem; ++v)
2627             Mask[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), v);
2628           for (; v < I1Elem; ++v)
2629             Mask[v] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2630
2631           Instruction *NewI2 =
2632             new ShuffleVectorInst(I2, UndefValue::get(I2T),
2633                                   ConstantVector::get(Mask),
2634                                   getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2635                                                      true, o, 1));
2636           NewI2->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2637           I2 = NewI2;
2638         }
2639
2640         // Now that both I1 and I2 are the same length we can shuffle them
2641         // together (and use the result).
2642         std::vector<Constant *> Mask(numElem);
2643         for (unsigned v = 0; v < numElem; ++v) {
2644           if (II[v].first == -1) {
2645             Mask[v] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2646           } else {
2647             int Idx = II[v].first + II[v].second * I1Elem;
2648             Mask[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), Idx);
2649           }
2650         }
2651
2652         Instruction *NewOp =
2653           new ShuffleVectorInst(I1, I2, ConstantVector::get(Mask),
2654                                 getReplacementName(IBeforeJ ? I : J, true, o));
2655         NewOp->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2656         return NewOp;
2657       }
2658     }
2659
2660     Type *ArgType = ArgTypeL;
2661     if (numElemL < numElemH) {
2662       if (numElemL == 1 && expandIEChain(Context, I, J, o, HOp, numElemH,
2663                                          ArgTypeL, VArgType, IBeforeJ, 1)) {
2664         // This is another short-circuit case: we're combining a scalar into
2665         // a vector that is formed by an IE chain. We've just expanded the IE
2666         // chain, now insert the scalar and we're done.
2667
2668         Instruction *S = InsertElementInst::Create(HOp, LOp, CV0,
2669                            getReplacementName(IBeforeJ ? I : J, true, o));
2670         S->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2671         return S;
2672       } else if (!expandIEChain(Context, I, J, o, LOp, numElemL, ArgTypeL,
2673                                 ArgTypeH, IBeforeJ)) {
2674         // The two vector inputs to the shuffle must be the same length,
2675         // so extend the smaller vector to be the same length as the larger one.
2676         Instruction *NLOp;
2677         if (numElemL > 1) {
2678
2679           std::vector<Constant *> Mask(numElemH);
2680           unsigned v = 0;
2681           for (; v < numElemL; ++v)
2682             Mask[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), v);
2683           for (; v < numElemH; ++v)
2684             Mask[v] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2685
2686           NLOp = new ShuffleVectorInst(LOp, UndefValue::get(ArgTypeL),
2687                                        ConstantVector::get(Mask),
2688                                        getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2689                                                           true, o, 1));
2690         } else {
2691           NLOp = InsertElementInst::Create(UndefValue::get(ArgTypeH), LOp, CV0,
2692                                            getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2693                                                               true, o, 1));
2694         }
2695
2696         NLOp->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2697         LOp = NLOp;
2698       }
2699
2700       ArgType = ArgTypeH;
2701     } else if (numElemL > numElemH) {
2702       if (numElemH == 1 && expandIEChain(Context, I, J, o, LOp, numElemL,
2703                                          ArgTypeH, VArgType, IBeforeJ)) {
2704         Instruction *S =
2705           InsertElementInst::Create(LOp, HOp,
2706                                     ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context),
2707                                                      numElemL),
2708                                     getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2709                                                        true, o));
2710         S->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2711         return S;
2712       } else if (!expandIEChain(Context, I, J, o, HOp, numElemH, ArgTypeH,
2713                                 ArgTypeL, IBeforeJ)) {
2714         Instruction *NHOp;
2715         if (numElemH > 1) {
2716           std::vector<Constant *> Mask(numElemL);
2717           unsigned v = 0;
2718           for (; v < numElemH; ++v)
2719             Mask[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), v);
2720           for (; v < numElemL; ++v)
2721             Mask[v] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2722
2723           NHOp = new ShuffleVectorInst(HOp, UndefValue::get(ArgTypeH),
2724                                        ConstantVector::get(Mask),
2725                                        getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2726                                                           true, o, 1));
2727         } else {
2728           NHOp = InsertElementInst::Create(UndefValue::get(ArgTypeL), HOp, CV0,
2729                                            getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2730                                                               true, o, 1));
2731         }
2732
2733         NHOp->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2734         HOp = NHOp;
2735       }
2736     }
2737
2738     if (ArgType->isVectorTy()) {
2739       unsigned numElem = VArgType->getVectorNumElements();
2740       std::vector<Constant*> Mask(numElem);
2741       for (unsigned v = 0; v < numElem; ++v) {
2742         unsigned Idx = v;
2743         // If the low vector was expanded, we need to skip the extra
2744         // undefined entries.
2745         if (v >= numElemL && numElemH > numElemL)
2746           Idx += (numElemH - numElemL);
2747         Mask[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), Idx);
2748       }
2749
2750       Instruction *BV = new ShuffleVectorInst(LOp, HOp,
2751                           ConstantVector::get(Mask),
2752                           getReplacementName(IBeforeJ ? I : J, true, o));
2753       BV->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2754       return BV;
2755     }
2756
2757     Instruction *BV1 = InsertElementInst::Create(
2758                                           UndefValue::get(VArgType), LOp, CV0,
2759                                           getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2760                                                              true, o, 1));
2761     BV1->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2762     Instruction *BV2 = InsertElementInst::Create(BV1, HOp, CV1,
2763                                           getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2764                                                              true, o, 2));
2765     BV2->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2766     return BV2;
2767   }
2768
2769   // This function creates an array of values that will be used as the inputs
2770   // to the vector instruction that fuses I with J.
2771   void BBVectorize::getReplacementInputsForPair(LLVMContext& Context,
2772                      Instruction *I, Instruction *J,
2773                      SmallVectorImpl<Value *> &ReplacedOperands,
2774                      bool IBeforeJ) {
2775     unsigned NumOperands = I->getNumOperands();
2776
2777     for (unsigned p = 0, o = NumOperands-1; p < NumOperands; ++p, --o) {
2778       // Iterate backward so that we look at the store pointer
2779       // first and know whether or not we need to flip the inputs.
2780
2781       if (isa<LoadInst>(I) || (o == 1 && isa<StoreInst>(I))) {
2782         // This is the pointer for a load/store instruction.
2783         ReplacedOperands[o] = getReplacementPointerInput(Context, I, J, o);
2784         continue;
2785       } else if (isa<CallInst>(I)) {
2786         Function *F = cast<CallInst>(I)->getCalledFunction();
2787         Intrinsic::ID IID = F->getIntrinsicID();
2788         if (o == NumOperands-1) {
2789           BasicBlock &BB = *I->getParent();
2790
2791           Module *M = BB.getParent()->getParent();
2792           Type *ArgTypeI = I->getType();
2793           Type *ArgTypeJ = J->getType();
2794           Type *VArgType = getVecTypeForPair(ArgTypeI, ArgTypeJ);
2795
2796           ReplacedOperands[o] = Intrinsic::getDeclaration(M, IID, VArgType);
2797           continue;
2798         } else if ((IID == Intrinsic::powi || IID == Intrinsic::ctlz ||
2799                     IID == Intrinsic::cttz) && o == 1) {
2800           // The second argument of powi/ctlz/cttz is a single integer/constant
2801           // and we've already checked that both arguments are equal.
2802           // As a result, we just keep I's second argument.
2803           ReplacedOperands[o] = I->getOperand(o);
2804           continue;
2805         }
2806       } else if (isa<ShuffleVectorInst>(I) && o == NumOperands-1) {
2807         ReplacedOperands[o] = getReplacementShuffleMask(Context, I, J);
2808         continue;
2809       }
2810
2811       ReplacedOperands[o] = getReplacementInput(Context, I, J, o, IBeforeJ);
2812     }
2813   }
2814
2815   // This function creates two values that represent the outputs of the
2816   // original I and J instructions. These are generally vector shuffles
2817   // or extracts. In many cases, these will end up being unused and, thus,
2818   // eliminated by later passes.
2819   void BBVectorize::replaceOutputsOfPair(LLVMContext& Context, Instruction *I,
2820                      Instruction *J, Instruction *K,
2821                      Instruction *&InsertionPt,
2822                      Instruction *&K1, Instruction *&K2) {
2823     if (isa<StoreInst>(I))
2824       return;
2825
2826     Type *IType = I->getType();
2827     Type *JType = J->getType();
2828
2829     VectorType *VType = getVecTypeForPair(IType, JType);
2830     unsigned numElem = VType->getNumElements();
2831
2832     unsigned numElemI = getNumScalarElements(IType);
2833     unsigned numElemJ = getNumScalarElements(JType);
2834
2835     if (IType->isVectorTy()) {
2836       std::vector<Constant *> Mask1(numElemI), Mask2(numElemI);
2837       for (unsigned v = 0; v < numElemI; ++v) {
2838         Mask1[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), v);
2839         Mask2[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), numElemJ + v);
2840       }
2841
2842       K1 = new ShuffleVectorInst(K, UndefValue::get(VType),
2843                                  ConstantVector::get(Mask1),
2844                                  getReplacementName(K, false, 1));
2845     } else {
2846       Value *CV0 = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), 0);
2847       K1 = ExtractElementInst::Create(K, CV0, getReplacementName(K, false, 1));
2848     }
2849
2850     if (JType->isVectorTy()) {
2851       std::vector<Constant *> Mask1(numElemJ), Mask2(numElemJ);
2852       for (unsigned v = 0; v < numElemJ; ++v) {
2853         Mask1[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), v);
2854         Mask2[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), numElemI + v);
2855       }
2856
2857       K2 = new ShuffleVectorInst(K, UndefValue::get(VType),
2858                                  ConstantVector::get(Mask2),
2859                                  getReplacementName(K, false, 2));
2860     } else {
2861       Value *CV1 = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), numElem - 1);
2862       K2 = ExtractElementInst::Create(K, CV1, getReplacementName(K, false, 2));
2863     }
2864
2865     K1->insertAfter(K);
2866     K2->insertAfter(K1);
2867     InsertionPt = K2;
2868   }
2869
2870   // Move all uses of the function I (including pairing-induced uses) after J.
2871   bool BBVectorize::canMoveUsesOfIAfterJ(BasicBlock &BB,
2872                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs,
2873                      Instruction *I, Instruction *J) {
2874     // Skip to the first instruction past I.
2875     BasicBlock::iterator L = std::next(BasicBlock::iterator(I));
2876
2877     DenseSet<Value *> Users;
2878     AliasSetTracker WriteSet(*AA);
2879     if (I->mayWriteToMemory()) WriteSet.add(I);
2880
2881     for (; cast<Instruction>(L) != J; ++L)
2882       (void)trackUsesOfI(Users, WriteSet, I, &*L, true, &LoadMoveSetPairs);
2883
2884     assert(cast<Instruction>(L) == J &&
2885       "Tracking has not proceeded far enough to check for dependencies");
2886     // If J is now in the use set of I, then trackUsesOfI will return true
2887     // and we have a dependency cycle (and the fusing operation must abort).
2888     return !trackUsesOfI(Users, WriteSet, I, J, true, &LoadMoveSetPairs);
2889   }
2890
2891   // Move all uses of the function I (including pairing-induced uses) after J.
2892   void BBVectorize::moveUsesOfIAfterJ(BasicBlock &BB,
2893                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs,
2894                      Instruction *&InsertionPt,
2895                      Instruction *I, Instruction *J) {
2896     // Skip to the first instruction past I.
2897     BasicBlock::iterator L = std::next(BasicBlock::iterator(I));
2898
2899     DenseSet<Value *> Users;
2900     AliasSetTracker WriteSet(*AA);
2901     if (I->mayWriteToMemory()) WriteSet.add(I);
2902
2903     for (; cast<Instruction>(L) != J;) {
2904       if (trackUsesOfI(Users, WriteSet, I, &*L, true, &LoadMoveSetPairs)) {
2905         // Move this instruction
2906         Instruction *InstToMove = &*L++;
2907
2908         DEBUG(dbgs() << "BBV: moving: " << *InstToMove <<
2909                         " to after " << *InsertionPt << "\n");
2910         InstToMove->removeFromParent();
2911         InstToMove->insertAfter(InsertionPt);
2912         InsertionPt = InstToMove;
2913       } else {
2914         ++L;
2915       }
2916     }
2917   }
2918
2919   // Collect all load instruction that are in the move set of a given first
2920   // pair member.  These loads depend on the first instruction, I, and so need
2921   // to be moved after J (the second instruction) when the pair is fused.
2922   void BBVectorize::collectPairLoadMoveSet(BasicBlock &BB,
2923                      DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
2924                      DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &LoadMoveSet,
2925                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs,
2926                      Instruction *I) {
2927     // Skip to the first instruction past I.
2928     BasicBlock::iterator L = std::next(BasicBlock::iterator(I));
2929
2930     DenseSet<Value *> Users;
2931     AliasSetTracker WriteSet(*AA);
2932     if (I->mayWriteToMemory()) WriteSet.add(I);
2933
2934     // Note: We cannot end the loop when we reach J because J could be moved
2935     // farther down the use chain by another instruction pairing. Also, J
2936     // could be before I if this is an inverted input.
2937     for (BasicBlock::iterator E = BB.end(); L != E; ++L) {
2938       if (trackUsesOfI(Users, WriteSet, I, &*L)) {
2939         if (L->mayReadFromMemory()) {
2940           LoadMoveSet[&*L].push_back(I);
2941           LoadMoveSetPairs.insert(ValuePair(&*L, I));
2942         }
2943       }
2944     }
2945   }
2946
2947   // In cases where both load/stores and the computation of their pointers
2948   // are chosen for vectorization, we can end up in a situation where the
2949   // aliasing analysis starts returning different query results as the
2950   // process of fusing instruction pairs continues. Because the algorithm
2951   // relies on finding the same use dags here as were found earlier, we'll
2952   // need to precompute the necessary aliasing information here and then
2953   // manually update it during the fusion process.
2954   void BBVectorize::collectLoadMoveSet(BasicBlock &BB,
2955                      std::vector<Value *> &PairableInsts,
2956                      DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
2957                      DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &LoadMoveSet,
2958                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs) {
2959     for (std::vector<Value *>::iterator PI = PairableInsts.begin(),
2960          PIE = PairableInsts.end(); PI != PIE; ++PI) {
2961       DenseMap<Value *, Value *>::iterator P = ChosenPairs.find(*PI);
2962       if (P == ChosenPairs.end()) continue;
2963
2964       Instruction *I = cast<Instruction>(P->first);
2965       collectPairLoadMoveSet(BB, ChosenPairs, LoadMoveSet,
2966                              LoadMoveSetPairs, I);
2967     }
2968   }
2969
2970   // This function fuses the chosen instruction pairs into vector instructions,
2971   // taking care preserve any needed scalar outputs and, then, it reorders the
2972   // remaining instructions as needed (users of the first member of the pair
2973   // need to be moved to after the location of the second member of the pair
2974   // because the vector instruction is inserted in the location of the pair's
2975   // second member).
2976   void BBVectorize::fuseChosenPairs(BasicBlock &BB,
2977              std::vector<Value *> &PairableInsts,
2978              DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
2979              DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
2980              DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
2981              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
2982              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairDeps) {
2983     LLVMContext& Context = BB.getContext();
2984
2985     // During the vectorization process, the order of the pairs to be fused
2986     // could be flipped. So we'll add each pair, flipped, into the ChosenPairs
2987     // list. After a pair is fused, the flipped pair is removed from the list.
2988     DenseSet<ValuePair> FlippedPairs;
2989     for (DenseMap<Value *, Value *>::iterator P = ChosenPairs.begin(),
2990          E = ChosenPairs.end(); P != E; ++P)
2991       FlippedPairs.insert(ValuePair(P->second, P->first));
2992     for (DenseSet<ValuePair>::iterator P = FlippedPairs.begin(),
2993          E = FlippedPairs.end(); P != E; ++P)
2994       ChosenPairs.insert(*P);
2995
2996     DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > LoadMoveSet;
2997     DenseSet<ValuePair> LoadMoveSetPairs;
2998     collectLoadMoveSet(BB, PairableInsts, ChosenPairs,
2999                        LoadMoveSet, LoadMoveSetPairs);
3000
3001     DEBUG(dbgs() << "BBV: initial: \n" << BB << "\n");
3002
3003     for (BasicBlock::iterator PI = BB.getFirstInsertionPt(); PI != BB.end();) {
3004       DenseMap<Value *, Value *>::iterator P = ChosenPairs.find(&*PI);
3005       if (P == ChosenPairs.end()) {
3006         ++PI;
3007         continue;
3008       }
3009
3010       if (getDepthFactor(P->first) == 0) {
3011         // These instructions are not really fused, but are tracked as though
3012         // they are. Any case in which it would be interesting to fuse them
3013         // will be taken care of by InstCombine.
3014         --NumFusedOps;
3015         ++PI;
3016         continue;
3017       }
3018
3019       Instruction *I = cast<Instruction>(P->first),
3020         *J = cast<Instruction>(P->second);
3021
3022       DEBUG(dbgs() << "BBV: fusing: " << *I <<
3023              " <-> " << *J << "\n");
3024
3025       // Remove the pair and flipped pair from the list.
3026       DenseMap<Value *, Value *>::iterator FP = ChosenPairs.find(P->second);
3027       assert(FP != ChosenPairs.end() && "Flipped pair not found in list");
3028       ChosenPairs.erase(FP);
3029       ChosenPairs.erase(P);
3030
3031       if (!canMoveUsesOfIAfterJ(BB, LoadMoveSetPairs, I, J)) {
3032         DEBUG(dbgs() << "BBV: fusion of: " << *I <<
3033                " <-> " << *J <<
3034                " aborted because of non-trivial dependency cycle\n");
3035         --NumFusedOps;
3036         ++PI;
3037         continue;
3038       }
3039
3040       // If the pair must have the other order, then flip it.
3041       bool FlipPairOrder = FixedOrderPairs.count(ValuePair(J, I));
3042       if (!FlipPairOrder && !FixedOrderPairs.count(ValuePair(I, J))) {
3043         // This pair does not have a fixed order, and so we might want to
3044         // flip it if that will yield fewer shuffles. We count the number
3045         // of dependencies connected via swaps, and those directly connected,
3046         // and flip the order if the number of swaps is greater.
3047         bool OrigOrder = true;
3048         DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator IJ =
3049           ConnectedPairDeps.find(ValuePair(I, J));
3050         if (IJ == ConnectedPairDeps.end()) {
3051           IJ = ConnectedPairDeps.find(ValuePair(J, I));
3052           OrigOrder = false;
3053         }
3054
3055         if (IJ != ConnectedPairDeps.end()) {
3056           unsigned NumDepsDirect = 0, NumDepsSwap = 0;
3057           for (std::vector<ValuePair>::iterator T = IJ->second.begin(),
3058                TE = IJ->second.end(); T != TE; ++T) {
3059             VPPair Q(IJ->first, *T);
3060             DenseMap<VPPair, unsigned>::iterator R =
3061               PairConnectionTypes.find(VPPair(Q.second, Q.first));
3062             assert(R != PairConnectionTypes.end() &&
3063                    "Cannot find pair connection type");
3064             if (R->second == PairConnectionDirect)
3065               ++NumDepsDirect;
3066             else if (R->second == PairConnectionSwap)
3067               ++NumDepsSwap;
3068           }
3069
3070           if (!OrigOrder)
3071             std::swap(NumDepsDirect, NumDepsSwap);
3072
3073           if (NumDepsSwap > NumDepsDirect) {
3074             FlipPairOrder = true;
3075             DEBUG(dbgs() << "BBV: reordering pair: " << *I <<
3076                             " <-> " << *J << "\n");
3077           }
3078         }
3079       }
3080
3081       Instruction *L = I, *H = J;
3082       if (FlipPairOrder)
3083         std::swap(H, L);
3084
3085       // If the pair being fused uses the opposite order from that in the pair
3086       // connection map, then we need to flip the types.
3087       DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator HL =
3088         ConnectedPairs.find(ValuePair(H, L));
3089       if (HL != ConnectedPairs.end())
3090         for (std::vector<ValuePair>::iterator T = HL->second.begin(),
3091              TE = HL->second.end(); T != TE; ++T) {
3092           VPPair Q(HL->first, *T);
3093           DenseMap<VPPair, unsigned>::iterator R = PairConnectionTypes.find(Q);
3094           assert(R != PairConnectionTypes.end() &&
3095                  "Cannot find pair connection type");
3096           if (R->second == PairConnectionDirect)
3097             R->second = PairConnectionSwap;
3098           else if (R->second == PairConnectionSwap)
3099             R->second = PairConnectionDirect;
3100         }
3101
3102       bool LBeforeH = !FlipPairOrder;
3103       unsigned NumOperands = I->getNumOperands();
3104       SmallVector<Value *, 3> ReplacedOperands(NumOperands);
3105       getReplacementInputsForPair(Context, L, H, ReplacedOperands,
3106                                   LBeforeH);
3107
3108       // Make a copy of the original operation, change its type to the vector
3109       // type and replace its operands with the vector operands.
3110       Instruction *K = L->clone();
3111       if (L->hasName())
3112         K->takeName(L);
3113       else if (H->hasName())
3114         K->takeName(H);
3115
3116       if (auto CS = CallSite(K)) {
3117         SmallVector<Type *, 3> Tys;
3118         FunctionType *Old = CS.getFunctionType();
3119         unsigned NumOld = Old->getNumParams();
3120         assert(NumOld <= ReplacedOperands.size());
3121         for (unsigned i = 0; i != NumOld; ++i)
3122           Tys.push_back(ReplacedOperands[i]->getType());
3123         CS.mutateFunctionType(
3124             FunctionType::get(getVecTypeForPair(L->getType(), H->getType()),
3125                               Tys, Old->isVarArg()));
3126       } else if (!isa<StoreInst>(K))
3127         K->mutateType(getVecTypeForPair(L->getType(), H->getType()));
3128
3129       unsigned KnownIDs[] = {LLVMContext::MD_tbaa, LLVMContext::MD_alias_scope,
3130                              LLVMContext::MD_noalias, LLVMContext::MD_fpmath,
3131                              LLVMContext::MD_invariant_group};
3132       combineMetadata(K, H, KnownIDs);
3133       K->intersectOptionalDataWith(H);
3134
3135       for (unsigned o = 0; o < NumOperands; ++o)
3136         K->setOperand(o, ReplacedOperands[o]);
3137
3138       K->insertAfter(J);
3139
3140       // Instruction insertion point:
3141       Instruction *InsertionPt = K;
3142       Instruction *K1 = nullptr, *K2 = nullptr;
3143       replaceOutputsOfPair(Context, L, H, K, InsertionPt, K1, K2);
3144
3145       // The use dag of the first original instruction must be moved to after
3146       // the location of the second instruction. The entire use dag of the
3147       // first instruction is disjoint from the input dag of the second
3148       // (by definition), and so commutes with it.
3149
3150       moveUsesOfIAfterJ(BB, LoadMoveSetPairs, InsertionPt, I, J);
3151
3152       if (!isa<StoreInst>(I)) {
3153         L->replaceAllUsesWith(K1);
3154         H->replaceAllUsesWith(K2);
3155       }
3156
3157       // Instructions that may read from memory may be in the load move set.
3158       // Once an instruction is fused, we no longer need its move set, and so
3159       // the values of the map never need to be updated. However, when a load
3160       // is fused, we need to merge the entries from both instructions in the
3161       // pair in case those instructions were in the move set of some other
3162       // yet-to-be-fused pair. The loads in question are the keys of the map.
3163       if (I->mayReadFromMemory()) {
3164         std::vector<ValuePair> NewSetMembers;
3165         DenseMap<Value *, std::vector<Value *> >::iterator II =
3166           LoadMoveSet.find(I);
3167         if (II != LoadMoveSet.end())
3168           for (std::vector<Value *>::iterator N = II->second.begin(),
3169                NE = II->second.end(); N != NE; ++N)
3170             NewSetMembers.push_back(ValuePair(K, *N));
3171         DenseMap<Value *, std::vector<Value *> >::iterator JJ =
3172           LoadMoveSet.find(J);
3173         if (JJ != LoadMoveSet.end())
3174           for (std::vector<Value *>::iterator N = JJ->second.begin(),
3175                NE = JJ->second.end(); N != NE; ++N)
3176             NewSetMembers.push_back(ValuePair(K, *N));
3177         for (std::vector<ValuePair>::iterator A = NewSetMembers.begin(),
3178              AE = NewSetMembers.end(); A != AE; ++A) {
3179           LoadMoveSet[A->first].push_back(A->second);
3180           LoadMoveSetPairs.insert(*A);
3181         }
3182       }
3183
3184       // Before removing I, set the iterator to the next instruction.
3185       PI = std::next(BasicBlock::iterator(I));
3186       if (cast<Instruction>(PI) == J)
3187         ++PI;
3188
3189       SE->forgetValue(I);
3190       SE->forgetValue(J);
3191       I->eraseFromParent();
3192       J->eraseFromParent();
3193
3194       DEBUG(if (PrintAfterEveryPair) dbgs() << "BBV: block is now: \n" <<
3195                                                BB << "\n");
3196     }
3197
3198     DEBUG(dbgs() << "BBV: final: \n" << BB << "\n");
3199   }
3200 }
3201
3202 char BBVectorize::ID = 0;
3203 static const char bb_vectorize_name[] = "Basic-Block Vectorization";
3204 INITIALIZE_PASS_BEGIN(BBVectorize, BBV_NAME, bb_vectorize_name, false, false)
3205 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
3206 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AAResultsWrapperPass)
3207 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfoWrapperPass)
3208 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetTransformInfoWrapperPass)
3209 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
3210 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ScalarEvolutionWrapperPass)
3211 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(GlobalsAAWrapperPass)
3212 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(SCEVAAWrapperPass)
3213 INITIALIZE_PASS_END(BBVectorize, BBV_NAME, bb_vectorize_name, false, false)
3214
3215 BasicBlockPass *llvm::createBBVectorizePass(const VectorizeConfig &C) {
3216   return new BBVectorize(C);
3217 }
3218
3219 bool
3220 llvm::vectorizeBasicBlock(Pass *P, BasicBlock &BB, const VectorizeConfig &C) {
3221   BBVectorize BBVectorizer(P, *BB.getParent(), C);
3222   return BBVectorizer.vectorizeBB(BB);
3223 }
3224
3225 //===----------------------------------------------------------------------===//
3226 VectorizeConfig::VectorizeConfig() {
3227   VectorBits = ::VectorBits;
3228   VectorizeBools = !::NoBools;
3229   VectorizeInts = !::NoInts;
3230   VectorizeFloats = !::NoFloats;
3231   VectorizePointers = !::NoPointers;
3232   VectorizeCasts = !::NoCasts;
3233   VectorizeMath = !::NoMath;
3234   VectorizeBitManipulations = !::NoBitManipulation;
3235   VectorizeFMA = !::NoFMA;
3236   VectorizeSelect = !::NoSelect;
3237   VectorizeCmp = !::NoCmp;
3238   VectorizeGEP = !::NoGEP;
3239   VectorizeMemOps = !::NoMemOps;
3240   AlignedOnly = ::AlignedOnly;
3241   ReqChainDepth= ::ReqChainDepth;
3242   SearchLimit = ::SearchLimit;
3243   MaxCandPairsForCycleCheck = ::MaxCandPairsForCycleCheck;
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