lib/Transforms/Vectorize/BBVectorize.cpp

   1 //===- BBVectorize.cpp - A Basic-Block Vectorizer -------------------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file implements a basic-block vectorization pass. The algorithm was
  11 // inspired by that used by the Vienna MAP Vectorizor by Franchetti and Kral,
  12 // et al. It works by looking for chains of pairable operations and then
  13 // pairing them.
  14 //
  15 //===----------------------------------------------------------------------===//
  16
  17 #define BBV_NAME "bb-vectorize"
  18 #include "llvm/Transforms/Vectorize.h"
  19 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  20 #include "llvm/ADT/DenseSet.h"
  21 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  22 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
  23 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  24 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  25 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
  26 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
  27 #include "llvm/Analysis/AliasSetTracker.h"
  28 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolution.h"
  29 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpressions.h"
  30 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
  31 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  32 #include "llvm/IR/Constants.h"
  33 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
  34 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
  35 #include "llvm/IR/Dominators.h"
  36 #include "llvm/IR/Function.h"
  37 #include "llvm/IR/Instructions.h"
  38 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
  39 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
  40 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
  41 #include "llvm/IR/Metadata.h"
  42 #include "llvm/IR/Type.h"
  43 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
  44 #include "llvm/Pass.h"
  45 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  46 #include "llvm/Support/Debug.h"
  47 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  48 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
  49 #include <algorithm>
  50 using namespace llvm;
  51
  52 #define DEBUG_TYPE BBV_NAME
  53
  54 static cl::opt<bool>
  55 IgnoreTargetInfo("bb-vectorize-ignore-target-info",  cl::init(false),
  56   cl::Hidden, cl::desc("Ignore target information"));
  57
  58 static cl::opt<unsigned>
  59 ReqChainDepth("bb-vectorize-req-chain-depth", cl::init(6), cl::Hidden,
  60   cl::desc("The required chain depth for vectorization"));
  61
  62 static cl::opt<bool>
  63 UseChainDepthWithTI("bb-vectorize-use-chain-depth",  cl::init(false),
  64   cl::Hidden, cl::desc("Use the chain depth requirement with"
  65                        " target information"));
  66
  67 static cl::opt<unsigned>
  68 SearchLimit("bb-vectorize-search-limit", cl::init(400), cl::Hidden,
  69   cl::desc("The maximum search distance for instruction pairs"));
  70
  71 static cl::opt<bool>
  72 SplatBreaksChain("bb-vectorize-splat-breaks-chain", cl::init(false), cl::Hidden,
  73   cl::desc("Replicating one element to a pair breaks the chain"));
  74
  75 static cl::opt<unsigned>
  76 VectorBits("bb-vectorize-vector-bits", cl::init(128), cl::Hidden,
  77   cl::desc("The size of the native vector registers"));
  78
  79 static cl::opt<unsigned>
  80 MaxIter("bb-vectorize-max-iter", cl::init(0), cl::Hidden,
  81   cl::desc("The maximum number of pairing iterations"));
  82
  83 static cl::opt<bool>
  84 Pow2LenOnly("bb-vectorize-pow2-len-only", cl::init(false), cl::Hidden,
  85   cl::desc("Don't try to form non-2^n-length vectors"));
  86
  87 static cl::opt<unsigned>
  88 MaxInsts("bb-vectorize-max-instr-per-group", cl::init(500), cl::Hidden,
  89   cl::desc("The maximum number of pairable instructions per group"));
  90
  91 static cl::opt<unsigned>
  92 MaxPairs("bb-vectorize-max-pairs-per-group", cl::init(3000), cl::Hidden,
  93   cl::desc("The maximum number of candidate instruction pairs per group"));
  94
  95 static cl::opt<unsigned>
  96 MaxCandPairsForCycleCheck("bb-vectorize-max-cycle-check-pairs", cl::init(200),
  97   cl::Hidden, cl::desc("The maximum number of candidate pairs with which to use"
  98                        " a full cycle check"));
  99
 100 static cl::opt<bool>
 101 NoBools("bb-vectorize-no-bools", cl::init(false), cl::Hidden,
 102   cl::desc("Don't try to vectorize boolean (i1) values"));
 103
 104 static cl::opt<bool>
 105 NoInts("bb-vectorize-no-ints", cl::init(false), cl::Hidden,
 106   cl::desc("Don't try to vectorize integer values"));
 107
 108 static cl::opt<bool>
 109 NoFloats("bb-vectorize-no-floats", cl::init(false), cl::Hidden,
 110   cl::desc("Don't try to vectorize floating-point values"));
 111
 112 // FIXME: This should default to false once pointer vector support works.
 113 static cl::opt<bool>
 114 NoPointers("bb-vectorize-no-pointers", cl::init(/*false*/ true), cl::Hidden,
 115   cl::desc("Don't try to vectorize pointer values"));
 116
 117 static cl::opt<bool>
 118 NoCasts("bb-vectorize-no-casts", cl::init(false), cl::Hidden,
 119   cl::desc("Don't try to vectorize casting (conversion) operations"));
 120
 121 static cl::opt<bool>
 122 NoMath("bb-vectorize-no-math", cl::init(false), cl::Hidden,
 123   cl::desc("Don't try to vectorize floating-point math intrinsics"));
 124
 125 static cl::opt<bool>
 126   NoBitManipulation("bb-vectorize-no-bitmanip", cl::init(false), cl::Hidden,
 127   cl::desc("Don't try to vectorize BitManipulation intrinsics"));
 128
 129 static cl::opt<bool>
 130 NoFMA("bb-vectorize-no-fma", cl::init(false), cl::Hidden,
 131   cl::desc("Don't try to vectorize the fused-multiply-add intrinsic"));
 132
 133 static cl::opt<bool>
 134 NoSelect("bb-vectorize-no-select", cl::init(false), cl::Hidden,
 135   cl::desc("Don't try to vectorize select instructions"));
 136
 137 static cl::opt<bool>
 138 NoCmp("bb-vectorize-no-cmp", cl::init(false), cl::Hidden,
 139   cl::desc("Don't try to vectorize comparison instructions"));
 140
 141 static cl::opt<bool>
 142 NoGEP("bb-vectorize-no-gep", cl::init(false), cl::Hidden,
 143   cl::desc("Don't try to vectorize getelementptr instructions"));
 144
 145 static cl::opt<bool>
 146 NoMemOps("bb-vectorize-no-mem-ops", cl::init(false), cl::Hidden,
 147   cl::desc("Don't try to vectorize loads and stores"));
 148
 149 static cl::opt<bool>
 150 AlignedOnly("bb-vectorize-aligned-only", cl::init(false), cl::Hidden,
 151   cl::desc("Only generate aligned loads and stores"));
 152
 153 static cl::opt<bool>
 154 NoMemOpBoost("bb-vectorize-no-mem-op-boost",
 155   cl::init(false), cl::Hidden,
 156   cl::desc("Don't boost the chain-depth contribution of loads and stores"));
 157
 158 static cl::opt<bool>
 159 FastDep("bb-vectorize-fast-dep", cl::init(false), cl::Hidden,
 160   cl::desc("Use a fast instruction dependency analysis"));
 161
 162 #ifndef NDEBUG
 163 static cl::opt<bool>
 164 DebugInstructionExamination("bb-vectorize-debug-instruction-examination",
 165   cl::init(false), cl::Hidden,
 166   cl::desc("When debugging is enabled, output information on the"
 167            " instruction-examination process"));
 168 static cl::opt<bool>
 169 DebugCandidateSelection("bb-vectorize-debug-candidate-selection",
 170   cl::init(false), cl::Hidden,
 171   cl::desc("When debugging is enabled, output information on the"
 172            " candidate-selection process"));
 173 static cl::opt<bool>
 174 DebugPairSelection("bb-vectorize-debug-pair-selection",
 175   cl::init(false), cl::Hidden,
 176   cl::desc("When debugging is enabled, output information on the"
 177            " pair-selection process"));
 178 static cl::opt<bool>
 179 DebugCycleCheck("bb-vectorize-debug-cycle-check",
 180   cl::init(false), cl::Hidden,
 181   cl::desc("When debugging is enabled, output information on the"
 182            " cycle-checking process"));
 183
 184 static cl::opt<bool>
 185 PrintAfterEveryPair("bb-vectorize-debug-print-after-every-pair",
 186   cl::init(false), cl::Hidden,
 187   cl::desc("When debugging is enabled, dump the basic block after"
 188            " every pair is fused"));
 189 #endif
 190
 191 STATISTIC(NumFusedOps, "Number of operations fused by bb-vectorize");
 192
 193 namespace {
 194   struct BBVectorize : public BasicBlockPass {
 195     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
 196
 197     const VectorizeConfig Config;
 198
 199     BBVectorize(const VectorizeConfig &C = VectorizeConfig())
 200       : BasicBlockPass(ID), Config(C) {
 201       initializeBBVectorizePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
 202     }
 203
 204     BBVectorize(Pass *P, const VectorizeConfig &C)
 205       : BasicBlockPass(ID), Config(C) {
 206       AA = &P->getAnalysis<AliasAnalysis>();
 207       DT = &P->getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
 208       SE = &P->getAnalysis<ScalarEvolution>();
 209       DataLayoutPass *DLP = P->getAnalysisIfAvailable<DataLayoutPass>();
 210       DL = DLP ? &DLP->getDataLayout() : nullptr;
 211       TTI = IgnoreTargetInfo ? nullptr : &P->getAnalysis<TargetTransformInfo>();
 212     }
 213
 214     typedef std::pair<Value *, Value *> ValuePair;
 215     typedef std::pair<ValuePair, int> ValuePairWithCost;
 216     typedef std::pair<ValuePair, size_t> ValuePairWithDepth;
 217     typedef std::pair<ValuePair, ValuePair> VPPair; // A ValuePair pair
 218     typedef std::pair<VPPair, unsigned> VPPairWithType;
 219
 220     AliasAnalysis *AA;
 221     DominatorTree *DT;
 222     ScalarEvolution *SE;
 223     const DataLayout *DL;
 224     const TargetTransformInfo *TTI;
 225
 226     // FIXME: const correct?
 227
 228     bool vectorizePairs(BasicBlock &BB, bool NonPow2Len = false);
 229
 230     bool getCandidatePairs(BasicBlock &BB,
 231                        BasicBlock::iterator &Start,
 232                        DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 233                        DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
 234                        DenseMap<ValuePair, int> &CandidatePairCostSavings,
 235                        std::vector<Value *> &PairableInsts, bool NonPow2Len);
 236
 237     // FIXME: The current implementation does not account for pairs that
 238     // are connected in multiple ways. For example:
 239     //   C1 = A1 / A2; C2 = A2 / A1 (which may be both direct and a swap)
 240     enum PairConnectionType {
 241       PairConnectionDirect,
 242       PairConnectionSwap,
 243       PairConnectionSplat
 244     };
 245
 246     void computeConnectedPairs(
 247              DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 248              DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
 249              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 250              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 251              DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes);
 252
 253     void buildDepMap(BasicBlock &BB,
 254              DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 255              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 256              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers);
 257
 258     void choosePairs(DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 259              DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
 260              DenseMap<ValuePair, int> &CandidatePairCostSavings,
 261              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 262              DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
 263              DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
 264              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 265              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairDeps,
 266              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
 267              DenseMap<Value *, Value *>& ChosenPairs);
 268
 269     void fuseChosenPairs(BasicBlock &BB,
 270              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 271              DenseMap<Value *, Value *>& ChosenPairs,
 272              DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
 273              DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
 274              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 275              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairDeps);
 276
 277
 278     bool isInstVectorizable(Instruction *I, bool &IsSimpleLoadStore);
 279
 280     bool areInstsCompatible(Instruction *I, Instruction *J,
 281                        bool IsSimpleLoadStore, bool NonPow2Len,
 282                        int &CostSavings, int &FixedOrder);
 283
 284     bool trackUsesOfI(DenseSet<Value *> &Users,
 285                       AliasSetTracker &WriteSet, Instruction *I,
 286                       Instruction *J, bool UpdateUsers = true,
 287                       DenseSet<ValuePair> *LoadMoveSetPairs = nullptr);
 288
 289   void computePairsConnectedTo(
 290              DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 291              DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
 292              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 293              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 294              DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
 295              ValuePair P);
 296
 297     bool pairsConflict(ValuePair P, ValuePair Q,
 298              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
 299              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >
 300                *PairableInstUserMap = nullptr,
 301              DenseSet<VPPair> *PairableInstUserPairSet = nullptr);
 302
 303     bool pairWillFormCycle(ValuePair P,
 304              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &PairableInstUsers,
 305              DenseSet<ValuePair> &CurrentPairs);
 306
 307     void pruneDAGFor(
 308              DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 309              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 310              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 311              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
 312              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &PairableInstUserMap,
 313              DenseSet<VPPair> &PairableInstUserPairSet,
 314              DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
 315              DenseMap<ValuePair, size_t> &DAG,
 316              DenseSet<ValuePair> &PrunedDAG, ValuePair J,
 317              bool UseCycleCheck);
 318
 319     void buildInitialDAGFor(
 320              DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 321              DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
 322              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 323              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 324              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
 325              DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
 326              DenseMap<ValuePair, size_t> &DAG, ValuePair J);
 327
 328     void findBestDAGFor(
 329              DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 330              DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
 331              DenseMap<ValuePair, int> &CandidatePairCostSavings,
 332              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 333              DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
 334              DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
 335              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 336              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairDeps,
 337              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
 338              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &PairableInstUserMap,
 339              DenseSet<VPPair> &PairableInstUserPairSet,
 340              DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
 341              DenseSet<ValuePair> &BestDAG, size_t &BestMaxDepth,
 342              int &BestEffSize, Value *II, std::vector<Value *>&JJ,
 343              bool UseCycleCheck);
 344
 345     Value *getReplacementPointerInput(LLVMContext& Context, Instruction *I,
 346                      Instruction *J, unsigned o);
 347
 348     void fillNewShuffleMask(LLVMContext& Context, Instruction *J,
 349                      unsigned MaskOffset, unsigned NumInElem,
 350                      unsigned NumInElem1, unsigned IdxOffset,
 351                      std::vector<Constant*> &Mask);
 352
 353     Value *getReplacementShuffleMask(LLVMContext& Context, Instruction *I,
 354                      Instruction *J);
 355
 356     bool expandIEChain(LLVMContext& Context, Instruction *I, Instruction *J,
 357                        unsigned o, Value *&LOp, unsigned numElemL,
 358                        Type *ArgTypeL, Type *ArgTypeR, bool IBeforeJ,
 359                        unsigned IdxOff = 0);
 360
 361     Value *getReplacementInput(LLVMContext& Context, Instruction *I,
 362                      Instruction *J, unsigned o, bool IBeforeJ);
 363
 364     void getReplacementInputsForPair(LLVMContext& Context, Instruction *I,
 365                      Instruction *J, SmallVectorImpl<Value *> &ReplacedOperands,
 366                      bool IBeforeJ);
 367
 368     void replaceOutputsOfPair(LLVMContext& Context, Instruction *I,
 369                      Instruction *J, Instruction *K,
 370                      Instruction *&InsertionPt, Instruction *&K1,
 371                      Instruction *&K2);
 372
 373     void collectPairLoadMoveSet(BasicBlock &BB,
 374                      DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
 375                      DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &LoadMoveSet,
 376                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs,
 377                      Instruction *I);
 378
 379     void collectLoadMoveSet(BasicBlock &BB,
 380                      std::vector<Value *> &PairableInsts,
 381                      DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
 382                      DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &LoadMoveSet,
 383                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs);
 384
 385     bool canMoveUsesOfIAfterJ(BasicBlock &BB,
 386                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs,
 387                      Instruction *I, Instruction *J);
 388
 389     void moveUsesOfIAfterJ(BasicBlock &BB,
 390                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs,
 391                      Instruction *&InsertionPt,
 392                      Instruction *I, Instruction *J);
 393
 394     bool vectorizeBB(BasicBlock &BB) {
 395       if (skipOptnoneFunction(BB))
 396         return false;
 397       if (!DT->isReachableFromEntry(&BB)) {
 398         DEBUG(dbgs() << "BBV: skipping unreachable " << BB.getName() <<
 399               " in " << BB.getParent()->getName() << "\n");
 400         return false;
 401       }
 402
 403       DEBUG(if (TTI) dbgs() << "BBV: using target information\n");
 404
 405       bool changed = false;
 406       // Iterate a sufficient number of times to merge types of size 1 bit,
 407       // then 2 bits, then 4, etc. up to half of the target vector width of the
 408       // target vector register.
 409       unsigned n = 1;
 410       for (unsigned v = 2;
 411            (TTI || v <= Config.VectorBits) &&
 412            (!Config.MaxIter || n <= Config.MaxIter);
 413            v *= 2, ++n) {
 414         DEBUG(dbgs() << "BBV: fusing loop #" << n <<
 415               " for " << BB.getName() << " in " <<
 416               BB.getParent()->getName() << "...\n");
 417         if (vectorizePairs(BB))
 418           changed = true;
 419         else
 420           break;
 421       }
 422
 423       if (changed && !Pow2LenOnly) {
 424         ++n;
 425         for (; !Config.MaxIter || n <= Config.MaxIter; ++n) {
 426           DEBUG(dbgs() << "BBV: fusing for non-2^n-length vectors loop #: " <<
 427                 n << " for " << BB.getName() << " in " <<
 428                 BB.getParent()->getName() << "...\n");
 429           if (!vectorizePairs(BB, true)) break;
 430         }
 431       }
 432
 433       DEBUG(dbgs() << "BBV: done!\n");
 434       return changed;
 435     }
 436
 437     bool runOnBasicBlock(BasicBlock &BB) override {
 438       // OptimizeNone check deferred to vectorizeBB().
 439
 440       AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
 441       DT = &getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
 442       SE = &getAnalysis<ScalarEvolution>();
 443       DataLayoutPass *DLP = getAnalysisIfAvailable<DataLayoutPass>();
 444       DL = DLP ? &DLP->getDataLayout() : nullptr;
 445       TTI = IgnoreTargetInfo ? nullptr : &getAnalysis<TargetTransformInfo>();
 446
 447       return vectorizeBB(BB);
 448     }
 449
 450     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
 451       BasicBlockPass::getAnalysisUsage(AU);
 452       AU.addRequired<AliasAnalysis>();
 453       AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
 454       AU.addRequired<ScalarEvolution>();
 455       AU.addRequired<TargetTransformInfo>();
 456       AU.addPreserved<AliasAnalysis>();
 457       AU.addPreserved<DominatorTreeWrapperPass>();
 458       AU.addPreserved<ScalarEvolution>();
 459       AU.setPreservesCFG();
 460     }
 461
 462     static inline VectorType *getVecTypeForPair(Type *ElemTy, Type *Elem2Ty) {
 463       assert(ElemTy->getScalarType() == Elem2Ty->getScalarType() &&
 464              "Cannot form vector from incompatible scalar types");
 465       Type *STy = ElemTy->getScalarType();
 466
 467       unsigned numElem;
 468       if (VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(ElemTy)) {
 469         numElem = VTy->getNumElements();
 470       } else {
 471         numElem = 1;
 472       }
 473
 474       if (VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(Elem2Ty)) {
 475         numElem += VTy->getNumElements();
 476       } else {
 477         numElem += 1;
 478       }
 479
 480       return VectorType::get(STy, numElem);
 481     }
 482
 483     static inline void getInstructionTypes(Instruction *I,
 484                                            Type *&T1, Type *&T2) {
 485       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
 486         // For stores, it is the value type, not the pointer type that matters
 487         // because the value is what will come from a vector register.
 488
 489         Value *IVal = SI->getValueOperand();
 490         T1 = IVal->getType();
 491       } else {
 492         T1 = I->getType();
 493       }
 494
 495       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I))
 496         T2 = CI->getSrcTy();
 497       else
 498         T2 = T1;
 499
 500       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(I)) {
 501         T2 = SI->getCondition()->getType();
 502       } else if (ShuffleVectorInst *SI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
 503         T2 = SI->getOperand(0)->getType();
 504       } else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I)) {
 505         T2 = CI->getOperand(0)->getType();
 506       }
 507     }
 508
 509     // Returns the weight associated with the provided value. A chain of
 510     // candidate pairs has a length given by the sum of the weights of its
 511     // members (one weight per pair; the weight of each member of the pair
 512     // is assumed to be the same). This length is then compared to the
 513     // chain-length threshold to determine if a given chain is significant
 514     // enough to be vectorized. The length is also used in comparing
 515     // candidate chains where longer chains are considered to be better.
 516     // Note: when this function returns 0, the resulting instructions are
 517     // not actually fused.
 518     inline size_t getDepthFactor(Value *V) {
 519       // InsertElement and ExtractElement have a depth factor of zero. This is
 520       // for two reasons: First, they cannot be usefully fused. Second, because
 521       // the pass generates a lot of these, they can confuse the simple metric
 522       // used to compare the dags in the next iteration. Thus, giving them a
 523       // weight of zero allows the pass to essentially ignore them in
 524       // subsequent iterations when looking for vectorization opportunities
 525       // while still tracking dependency chains that flow through those
 526       // instructions.
 527       if (isa<InsertElementInst>(V) || isa<ExtractElementInst>(V))
 528         return 0;
 529
 530       // Give a load or store half of the required depth so that load/store
 531       // pairs will vectorize.
 532       if (!Config.NoMemOpBoost && (isa<LoadInst>(V) || isa<StoreInst>(V)))
 533         return Config.ReqChainDepth/2;
 534
 535       return 1;
 536     }
 537
 538     // Returns the cost of the provided instruction using TTI.
 539     // This does not handle loads and stores.
 540     unsigned getInstrCost(unsigned Opcode, Type *T1, Type *T2,
 541                           TargetTransformInfo::OperandValueKind Op1VK =
 542                               TargetTransformInfo::OK_AnyValue,
 543                           TargetTransformInfo::OperandValueKind Op2VK =
 544                               TargetTransformInfo::OK_AnyValue) {
 545       switch (Opcode) {
 546       default: break;
 547       case Instruction::GetElementPtr:
 548         // We mark this instruction as zero-cost because scalar GEPs are usually
 549         // lowered to the instruction addressing mode. At the moment we don't
 550         // generate vector GEPs.
 551         return 0;
 552       case Instruction::Br:
 553         return TTI->getCFInstrCost(Opcode);
 554       case Instruction::PHI:
 555         return 0;
 556       case Instruction::Add:
 557       case Instruction::FAdd:
 558       case Instruction::Sub:
 559       case Instruction::FSub:
 560       case Instruction::Mul:
 561       case Instruction::FMul:
 562       case Instruction::UDiv:
 563       case Instruction::SDiv:
 564       case Instruction::FDiv:
 565       case Instruction::URem:
 566       case Instruction::SRem:
 567       case Instruction::FRem:
 568       case Instruction::Shl:
 569       case Instruction::LShr:
 570       case Instruction::AShr:
 571       case Instruction::And:
 572       case Instruction::Or:
 573       case Instruction::Xor:
 574         return TTI->getArithmeticInstrCost(Opcode, T1, Op1VK, Op2VK);
 575       case Instruction::Select:
 576       case Instruction::ICmp:
 577       case Instruction::FCmp:
 578         return TTI->getCmpSelInstrCost(Opcode, T1, T2);
 579       case Instruction::ZExt:
 580       case Instruction::SExt:
 581       case Instruction::FPToUI:
 582       case Instruction::FPToSI:
 583       case Instruction::FPExt:
 584       case Instruction::PtrToInt:
 585       case Instruction::IntToPtr:
 586       case Instruction::SIToFP:
 587       case Instruction::UIToFP:
 588       case Instruction::Trunc:
 589       case Instruction::FPTrunc:
 590       case Instruction::BitCast:
 591       case Instruction::ShuffleVector:
 592         return TTI->getCastInstrCost(Opcode, T1, T2);
 593       }
 594
 595       return 1;
 596     }
 597
 598     // This determines the relative offset of two loads or stores, returning
 599     // true if the offset could be determined to be some constant value.
 600     // For example, if OffsetInElmts == 1, then J accesses the memory directly
 601     // after I; if OffsetInElmts == -1 then I accesses the memory
 602     // directly after J.
 603     bool getPairPtrInfo(Instruction *I, Instruction *J,
 604         Value *&IPtr, Value *&JPtr, unsigned &IAlignment, unsigned &JAlignment,
 605         unsigned &IAddressSpace, unsigned &JAddressSpace,
 606         int64_t &OffsetInElmts, bool ComputeOffset = true) {
 607       OffsetInElmts = 0;
 608       if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
 609         LoadInst *LJ = cast<LoadInst>(J);
 610         IPtr = LI->getPointerOperand();
 611         JPtr = LJ->getPointerOperand();
 612         IAlignment = LI->getAlignment();
 613         JAlignment = LJ->getAlignment();
 614         IAddressSpace = LI->getPointerAddressSpace();
 615         JAddressSpace = LJ->getPointerAddressSpace();
 616       } else {
 617         StoreInst *SI = cast<StoreInst>(I), *SJ = cast<StoreInst>(J);
 618         IPtr = SI->getPointerOperand();
 619         JPtr = SJ->getPointerOperand();
 620         IAlignment = SI->getAlignment();
 621         JAlignment = SJ->getAlignment();
 622         IAddressSpace = SI->getPointerAddressSpace();
 623         JAddressSpace = SJ->getPointerAddressSpace();
 624       }
 625
 626       if (!ComputeOffset)
 627         return true;
 628
 629       const SCEV *IPtrSCEV = SE->getSCEV(IPtr);
 630       const SCEV *JPtrSCEV = SE->getSCEV(JPtr);
 631
 632       // If this is a trivial offset, then we'll get something like
 633       // 1*sizeof(type). With target data, which we need anyway, this will get
 634       // constant folded into a number.
 635       const SCEV *OffsetSCEV = SE->getMinusSCEV(JPtrSCEV, IPtrSCEV);
 636       if (const SCEVConstant *ConstOffSCEV =
 637             dyn_cast<SCEVConstant>(OffsetSCEV)) {
 638         ConstantInt *IntOff = ConstOffSCEV->getValue();
 639         int64_t Offset = IntOff->getSExtValue();
 640
 641         Type *VTy = IPtr->getType()->getPointerElementType();
 642         int64_t VTyTSS = (int64_t) DL->getTypeStoreSize(VTy);
 643
 644         Type *VTy2 = JPtr->getType()->getPointerElementType();
 645         if (VTy != VTy2 && Offset < 0) {
 646           int64_t VTy2TSS = (int64_t) DL->getTypeStoreSize(VTy2);
 647           OffsetInElmts = Offset/VTy2TSS;
 648           return (abs64(Offset) % VTy2TSS) == 0;
 649         }
 650
 651         OffsetInElmts = Offset/VTyTSS;
 652         return (abs64(Offset) % VTyTSS) == 0;
 653       }
 654
 655       return false;
 656     }
 657
 658     // Returns true if the provided CallInst represents an intrinsic that can
 659     // be vectorized.
 660     bool isVectorizableIntrinsic(CallInst* I) {
 661       Function *F = I->getCalledFunction();
 662       if (!F) return false;
 663
 664       Intrinsic::ID IID = (Intrinsic::ID) F->getIntrinsicID();
 665       if (!IID) return false;
 666
 667       switch(IID) {
 668       default:
 669         return false;
 670       case Intrinsic::sqrt:
 671       case Intrinsic::powi:
 672       case Intrinsic::sin:
 673       case Intrinsic::cos:
 674       case Intrinsic::log:
 675       case Intrinsic::log2:
 676       case Intrinsic::log10:
 677       case Intrinsic::exp:
 678       case Intrinsic::exp2:
 679       case Intrinsic::pow:
 680       case Intrinsic::round:
 681       case Intrinsic::copysign:
 682       case Intrinsic::ceil:
 683       case Intrinsic::nearbyint:
 684       case Intrinsic::rint:
 685       case Intrinsic::trunc:
 686       case Intrinsic::floor:
 687       case Intrinsic::fabs:
 688       case Intrinsic::minnum:
 689       case Intrinsic::maxnum:
 690         return Config.VectorizeMath;
 691       case Intrinsic::bswap:
 692       case Intrinsic::ctpop:
 693       case Intrinsic::ctlz:
 694       case Intrinsic::cttz:
 695         return Config.VectorizeBitManipulations;
 696       case Intrinsic::fma:
 697       case Intrinsic::fmuladd:
 698         return Config.VectorizeFMA;
 699       }
 700     }
 701
 702     bool isPureIEChain(InsertElementInst *IE) {
 703       InsertElementInst *IENext = IE;
 704       do {
 705         if (!isa<UndefValue>(IENext->getOperand(0)) &&
 706             !isa<InsertElementInst>(IENext->getOperand(0))) {
 707           return false;
 708         }
 709       } while ((IENext =
 710                  dyn_cast<InsertElementInst>(IENext->getOperand(0))));
 711
 712       return true;
 713     }
 714   };
 715
 716   // This function implements one vectorization iteration on the provided
 717   // basic block. It returns true if the block is changed.
 718   bool BBVectorize::vectorizePairs(BasicBlock &BB, bool NonPow2Len) {
 719     bool ShouldContinue;
 720     BasicBlock::iterator Start = BB.getFirstInsertionPt();
 721
 722     std::vector<Value *> AllPairableInsts;
 723     DenseMap<Value *, Value *> AllChosenPairs;
 724     DenseSet<ValuePair> AllFixedOrderPairs;
 725     DenseMap<VPPair, unsigned> AllPairConnectionTypes;
 726     DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > AllConnectedPairs,
 727                                                  AllConnectedPairDeps;
 728
 729     do {
 730       std::vector<Value *> PairableInsts;
 731       DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > CandidatePairs;
 732       DenseSet<ValuePair> FixedOrderPairs;
 733       DenseMap<ValuePair, int> CandidatePairCostSavings;
 734       ShouldContinue = getCandidatePairs(BB, Start, CandidatePairs,
 735                                          FixedOrderPairs,
 736                                          CandidatePairCostSavings,
 737                                          PairableInsts, NonPow2Len);
 738       if (PairableInsts.empty()) continue;
 739
 740       // Build the candidate pair set for faster lookups.
 741       DenseSet<ValuePair> CandidatePairsSet;
 742       for (DenseMap<Value *, std::vector<Value *> >::iterator I =
 743            CandidatePairs.begin(), E = CandidatePairs.end(); I != E; ++I)
 744         for (std::vector<Value *>::iterator J = I->second.begin(),
 745              JE = I->second.end(); J != JE; ++J)
 746           CandidatePairsSet.insert(ValuePair(I->first, *J));
 747
 748       // Now we have a map of all of the pairable instructions and we need to
 749       // select the best possible pairing. A good pairing is one such that the
 750       // users of the pair are also paired. This defines a (directed) forest
 751       // over the pairs such that two pairs are connected iff the second pair
 752       // uses the first.
 753
 754       // Note that it only matters that both members of the second pair use some
 755       // element of the first pair (to allow for splatting).
 756
 757       DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > ConnectedPairs,
 758                                                    ConnectedPairDeps;
 759       DenseMap<VPPair, unsigned> PairConnectionTypes;
 760       computeConnectedPairs(CandidatePairs, CandidatePairsSet,
 761                             PairableInsts, ConnectedPairs, PairConnectionTypes);
 762       if (ConnectedPairs.empty()) continue;
 763
 764       for (DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator
 765            I = ConnectedPairs.begin(), IE = ConnectedPairs.end();
 766            I != IE; ++I)
 767         for (std::vector<ValuePair>::iterator J = I->second.begin(),
 768              JE = I->second.end(); J != JE; ++J)
 769           ConnectedPairDeps[*J].push_back(I->first);
 770
 771       // Build the pairable-instruction dependency map
 772       DenseSet<ValuePair> PairableInstUsers;
 773       buildDepMap(BB, CandidatePairs, PairableInsts, PairableInstUsers);
 774
 775       // There is now a graph of the connected pairs. For each variable, pick
 776       // the pairing with the largest dag meeting the depth requirement on at
 777       // least one branch. Then select all pairings that are part of that dag
 778       // and remove them from the list of available pairings and pairable
 779       // variables.
 780
 781       DenseMap<Value *, Value *> ChosenPairs;
 782       choosePairs(CandidatePairs, CandidatePairsSet,
 783         CandidatePairCostSavings,
 784         PairableInsts, FixedOrderPairs, PairConnectionTypes,
 785         ConnectedPairs, ConnectedPairDeps,
 786         PairableInstUsers, ChosenPairs);
 787
 788       if (ChosenPairs.empty()) continue;
 789       AllPairableInsts.insert(AllPairableInsts.end(), PairableInsts.begin(),
 790                               PairableInsts.end());
 791       AllChosenPairs.insert(ChosenPairs.begin(), ChosenPairs.end());
 792
 793       // Only for the chosen pairs, propagate information on fixed-order pairs,
 794       // pair connections, and their types to the data structures used by the
 795       // pair fusion procedures.
 796       for (DenseMap<Value *, Value *>::iterator I = ChosenPairs.begin(),
 797            IE = ChosenPairs.end(); I != IE; ++I) {
 798         if (FixedOrderPairs.count(*I))
 799           AllFixedOrderPairs.insert(*I);
 800         else if (FixedOrderPairs.count(ValuePair(I->second, I->first)))
 801           AllFixedOrderPairs.insert(ValuePair(I->second, I->first));
 802
 803         for (DenseMap<Value *, Value *>::iterator J = ChosenPairs.begin();
 804              J != IE; ++J) {
 805           DenseMap<VPPair, unsigned>::iterator K =
 806             PairConnectionTypes.find(VPPair(*I, *J));
 807           if (K != PairConnectionTypes.end()) {
 808             AllPairConnectionTypes.insert(*K);
 809           } else {
 810             K = PairConnectionTypes.find(VPPair(*J, *I));
 811             if (K != PairConnectionTypes.end())
 812               AllPairConnectionTypes.insert(*K);
 813           }
 814         }
 815       }
 816
 817       for (DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator
 818            I = ConnectedPairs.begin(), IE = ConnectedPairs.end();
 819            I != IE; ++I)
 820         for (std::vector<ValuePair>::iterator J = I->second.begin(),
 821           JE = I->second.end(); J != JE; ++J)
 822           if (AllPairConnectionTypes.count(VPPair(I->first, *J))) {
 823             AllConnectedPairs[I->first].push_back(*J);
 824             AllConnectedPairDeps[*J].push_back(I->first);
 825           }
 826     } while (ShouldContinue);
 827
 828     if (AllChosenPairs.empty()) return false;
 829     NumFusedOps += AllChosenPairs.size();
 830
 831     // A set of pairs has now been selected. It is now necessary to replace the
 832     // paired instructions with vector instructions. For this procedure each
 833     // operand must be replaced with a vector operand. This vector is formed
 834     // by using build_vector on the old operands. The replaced values are then
 835     // replaced with a vector_extract on the result.  Subsequent optimization
 836     // passes should coalesce the build/extract combinations.
 837
 838     fuseChosenPairs(BB, AllPairableInsts, AllChosenPairs, AllFixedOrderPairs,
 839                     AllPairConnectionTypes,
 840                     AllConnectedPairs, AllConnectedPairDeps);
 841
 842     // It is important to cleanup here so that future iterations of this
 843     // function have less work to do.
 844     (void) SimplifyInstructionsInBlock(&BB, DL, AA->getTargetLibraryInfo());
 845     return true;
 846   }
 847
 848   // This function returns true if the provided instruction is capable of being
 849   // fused into a vector instruction. This determination is based only on the
 850   // type and other attributes of the instruction.
 851   bool BBVectorize::isInstVectorizable(Instruction *I,
 852                                          bool &IsSimpleLoadStore) {
 853     IsSimpleLoadStore = false;
 854
 855     if (CallInst *C = dyn_cast<CallInst>(I)) {
 856       if (!isVectorizableIntrinsic(C))
 857         return false;
 858     } else if (LoadInst *L = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
 859       // Vectorize simple loads if possbile:
 860       IsSimpleLoadStore = L->isSimple();
 861       if (!IsSimpleLoadStore || !Config.VectorizeMemOps)
 862         return false;
 863     } else if (StoreInst *S = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
 864       // Vectorize simple stores if possbile:
 865       IsSimpleLoadStore = S->isSimple();
 866       if (!IsSimpleLoadStore || !Config.VectorizeMemOps)
 867         return false;
 868     } else if (CastInst *C = dyn_cast<CastInst>(I)) {
 869       // We can vectorize casts, but not casts of pointer types, etc.
 870       if (!Config.VectorizeCasts)
 871         return false;
 872
 873       Type *SrcTy = C->getSrcTy();
 874       if (!SrcTy->isSingleValueType())
 875         return false;
 876
 877       Type *DestTy = C->getDestTy();
 878       if (!DestTy->isSingleValueType())
 879         return false;
 880     } else if (isa<SelectInst>(I)) {
 881       if (!Config.VectorizeSelect)
 882         return false;
 883     } else if (isa<CmpInst>(I)) {
 884       if (!Config.VectorizeCmp)
 885         return false;
 886     } else if (GetElementPtrInst *G = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
 887       if (!Config.VectorizeGEP)
 888         return false;
 889
 890       // Currently, vector GEPs exist only with one index.
 891       if (G->getNumIndices() != 1)
 892         return false;
 893     } else if (!(I->isBinaryOp() || isa<ShuffleVectorInst>(I) ||
 894         isa<ExtractElementInst>(I) || isa<InsertElementInst>(I))) {
 895       return false;
 896     }
 897
 898     // We can't vectorize memory operations without target data
 899     if (!DL && IsSimpleLoadStore)
 900       return false;
 901
 902     Type *T1, *T2;
 903     getInstructionTypes(I, T1, T2);
 904
 905     // Not every type can be vectorized...
 906     if (!(VectorType::isValidElementType(T1) || T1->isVectorTy()) ||
 907         !(VectorType::isValidElementType(T2) || T2->isVectorTy()))
 908       return false;
 909
 910     if (T1->getScalarSizeInBits() == 1) {
 911       if (!Config.VectorizeBools)
 912         return false;
 913     } else {
 914       if (!Config.VectorizeInts && T1->isIntOrIntVectorTy())
 915         return false;
 916     }
 917
 918     if (T2->getScalarSizeInBits() == 1) {
 919       if (!Config.VectorizeBools)
 920         return false;
 921     } else {
 922       if (!Config.VectorizeInts && T2->isIntOrIntVectorTy())
 923         return false;
 924     }
 925
 926     if (!Config.VectorizeFloats
 927         && (T1->isFPOrFPVectorTy() || T2->isFPOrFPVectorTy()))
 928       return false;
 929
 930     // Don't vectorize target-specific types.
 931     if (T1->isX86_FP80Ty() || T1->isPPC_FP128Ty() || T1->isX86_MMXTy())
 932       return false;
 933     if (T2->isX86_FP80Ty() || T2->isPPC_FP128Ty() || T2->isX86_MMXTy())
 934       return false;
 935
 936     if ((!Config.VectorizePointers || !DL) &&
 937         (T1->getScalarType()->isPointerTy() ||
 938          T2->getScalarType()->isPointerTy()))
 939       return false;
 940
 941     if (!TTI && (T1->getPrimitiveSizeInBits() >= Config.VectorBits ||
 942                  T2->getPrimitiveSizeInBits() >= Config.VectorBits))
 943       return false;
 944
 945     return true;
 946   }
 947
 948   // This function returns true if the two provided instructions are compatible
 949   // (meaning that they can be fused into a vector instruction). This assumes
 950   // that I has already been determined to be vectorizable and that J is not
 951   // in the use dag of I.
 952   bool BBVectorize::areInstsCompatible(Instruction *I, Instruction *J,
 953                        bool IsSimpleLoadStore, bool NonPow2Len,
 954                        int &CostSavings, int &FixedOrder) {
 955     DEBUG(if (DebugInstructionExamination) dbgs() << "BBV: looking at " << *I <<
 956                      " <-> " << *J << "\n");
 957
 958     CostSavings = 0;
 959     FixedOrder = 0;
 960
 961     // Loads and stores can be merged if they have different alignments,
 962     // but are otherwise the same.
 963     if (!J->isSameOperationAs(I, Instruction::CompareIgnoringAlignment |
 964                       (NonPow2Len ? Instruction::CompareUsingScalarTypes : 0)))
 965       return false;
 966
 967     Type *IT1, *IT2, *JT1, *JT2;
 968     getInstructionTypes(I, IT1, IT2);
 969     getInstructionTypes(J, JT1, JT2);
 970     unsigned MaxTypeBits = std::max(
 971       IT1->getPrimitiveSizeInBits() + JT1->getPrimitiveSizeInBits(),
 972       IT2->getPrimitiveSizeInBits() + JT2->getPrimitiveSizeInBits());
 973     if (!TTI && MaxTypeBits > Config.VectorBits)
 974       return false;
 975
 976     // FIXME: handle addsub-type operations!
 977
 978     if (IsSimpleLoadStore) {
 979       Value *IPtr, *JPtr;
 980       unsigned IAlignment, JAlignment, IAddressSpace, JAddressSpace;
 981       int64_t OffsetInElmts = 0;
 982       if (getPairPtrInfo(I, J, IPtr, JPtr, IAlignment, JAlignment,
 983             IAddressSpace, JAddressSpace,
 984             OffsetInElmts) && abs64(OffsetInElmts) == 1) {
 985         FixedOrder = (int) OffsetInElmts;
 986         unsigned BottomAlignment = IAlignment;
 987         if (OffsetInElmts < 0) BottomAlignment = JAlignment;
 988
 989         Type *aTypeI = isa<StoreInst>(I) ?
 990           cast<StoreInst>(I)->getValueOperand()->getType() : I->getType();
 991         Type *aTypeJ = isa<StoreInst>(J) ?
 992           cast<StoreInst>(J)->getValueOperand()->getType() : J->getType();
 993         Type *VType = getVecTypeForPair(aTypeI, aTypeJ);
 994
 995         if (Config.AlignedOnly) {
 996           // An aligned load or store is possible only if the instruction
 997           // with the lower offset has an alignment suitable for the
 998           // vector type.
 999
1000           unsigned VecAlignment = DL->getPrefTypeAlignment(VType);
1001           if (BottomAlignment < VecAlignment)
1002             return false;
1003         }
1004
1005         if (TTI) {
1006           unsigned ICost = TTI->getMemoryOpCost(I->getOpcode(), aTypeI,
1007                                                 IAlignment, IAddressSpace);
1008           unsigned JCost = TTI->getMemoryOpCost(J->getOpcode(), aTypeJ,
1009                                                 JAlignment, JAddressSpace);
1010           unsigned VCost = TTI->getMemoryOpCost(I->getOpcode(), VType,
1011                                                 BottomAlignment,
1012                                                 IAddressSpace);
1013
1014           ICost += TTI->getAddressComputationCost(aTypeI);
1015           JCost += TTI->getAddressComputationCost(aTypeJ);
1016           VCost += TTI->getAddressComputationCost(VType);
1017
1018           if (VCost > ICost + JCost)
1019             return false;
1020
1021           // We don't want to fuse to a type that will be split, even
1022           // if the two input types will also be split and there is no other
1023           // associated cost.
1024           unsigned VParts = TTI->getNumberOfParts(VType);
1025           if (VParts > 1)
1026             return false;
1027           else if (!VParts && VCost == ICost + JCost)
1028             return false;
1029
1030           CostSavings = ICost + JCost - VCost;
1031         }
1032       } else {
1033         return false;
1034       }
1035     } else if (TTI) {
1036       unsigned ICost = getInstrCost(I->getOpcode(), IT1, IT2);
1037       unsigned JCost = getInstrCost(J->getOpcode(), JT1, JT2);
1038       Type *VT1 = getVecTypeForPair(IT1, JT1),
1039            *VT2 = getVecTypeForPair(IT2, JT2);
1040       TargetTransformInfo::OperandValueKind Op1VK =
1041           TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
1042       TargetTransformInfo::OperandValueKind Op2VK =
1043           TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
1044
1045       // On some targets (example X86) the cost of a vector shift may vary
1046       // depending on whether the second operand is a Uniform or
1047       // NonUniform Constant.
1048       switch (I->getOpcode()) {
1049       default : break;
1050       case Instruction::Shl:
1051       case Instruction::LShr:
1052       case Instruction::AShr:
1053
1054         // If both I and J are scalar shifts by constant, then the
1055         // merged vector shift count would be either a constant splat value
1056         // or a non-uniform vector of constants.
1057         if (ConstantInt *CII = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1058           if (ConstantInt *CIJ = dyn_cast<ConstantInt>(J->getOperand(1)))
1059             Op2VK = CII == CIJ ? TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue :
1060                                TargetTransformInfo::OK_NonUniformConstantValue;
1061         } else {
1062           // Check for a splat of a constant or for a non uniform vector
1063           // of constants.
1064           Value *IOp = I->getOperand(1);
1065           Value *JOp = J->getOperand(1);
1066           if ((isa<ConstantVector>(IOp) || isa<ConstantDataVector>(IOp)) &&
1067               (isa<ConstantVector>(JOp) || isa<ConstantDataVector>(JOp))) {
1068             Op2VK = TargetTransformInfo::OK_NonUniformConstantValue;
1069             Constant *SplatValue = cast<Constant>(IOp)->getSplatValue();
1070             if (SplatValue != nullptr &&
1071                 SplatValue == cast<Constant>(JOp)->getSplatValue())
1072               Op2VK = TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue;
1073           }
1074         }
1075       }
1076
1077       // Note that this procedure is incorrect for insert and extract element
1078       // instructions (because combining these often results in a shuffle),
1079       // but this cost is ignored (because insert and extract element
1080       // instructions are assigned a zero depth factor and are not really
1081       // fused in general).
1082       unsigned VCost = getInstrCost(I->getOpcode(), VT1, VT2, Op1VK, Op2VK);
1083
1084       if (VCost > ICost + JCost)
1085         return false;
1086
1087       // We don't want to fuse to a type that will be split, even
1088       // if the two input types will also be split and there is no other
1089       // associated cost.
1090       unsigned VParts1 = TTI->getNumberOfParts(VT1),
1091                VParts2 = TTI->getNumberOfParts(VT2);
1092       if (VParts1 > 1 || VParts2 > 1)
1093         return false;
1094       else if ((!VParts1 || !VParts2) && VCost == ICost + JCost)
1095         return false;
1096
1097       CostSavings = ICost + JCost - VCost;
1098     }
1099
1100     // The powi,ctlz,cttz intrinsics are special because only the first
1101     // argument is vectorized, the second arguments must be equal.
1102     CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I);
1103     Function *FI;
1104     if (CI && (FI = CI->getCalledFunction())) {
1105       Intrinsic::ID IID = (Intrinsic::ID) FI->getIntrinsicID();
1106       if (IID == Intrinsic::powi || IID == Intrinsic::ctlz ||
1107           IID == Intrinsic::cttz) {
1108         Value *A1I = CI->getArgOperand(1),
1109               *A1J = cast<CallInst>(J)->getArgOperand(1);
1110         const SCEV *A1ISCEV = SE->getSCEV(A1I),
1111                    *A1JSCEV = SE->getSCEV(A1J);
1112         return (A1ISCEV == A1JSCEV);
1113       }
1114
1115       if (IID && TTI) {
1116         SmallVector<Type*, 4> Tys;
1117         for (unsigned i = 0, ie = CI->getNumArgOperands(); i != ie; ++i)
1118           Tys.push_back(CI->getArgOperand(i)->getType());
1119         unsigned ICost = TTI->getIntrinsicInstrCost(IID, IT1, Tys);
1120
1121         Tys.clear();
1122         CallInst *CJ = cast<CallInst>(J);
1123         for (unsigned i = 0, ie = CJ->getNumArgOperands(); i != ie; ++i)
1124           Tys.push_back(CJ->getArgOperand(i)->getType());
1125         unsigned JCost = TTI->getIntrinsicInstrCost(IID, JT1, Tys);
1126
1127         Tys.clear();
1128         assert(CI->getNumArgOperands() == CJ->getNumArgOperands() &&
1129                "Intrinsic argument counts differ");
1130         for (unsigned i = 0, ie = CI->getNumArgOperands(); i != ie; ++i) {
1131           if ((IID == Intrinsic::powi || IID == Intrinsic::ctlz ||
1132                IID == Intrinsic::cttz) && i == 1)
1133             Tys.push_back(CI->getArgOperand(i)->getType());
1134           else
1135             Tys.push_back(getVecTypeForPair(CI->getArgOperand(i)->getType(),
1136                                             CJ->getArgOperand(i)->getType()));
1137         }
1138
1139         Type *RetTy = getVecTypeForPair(IT1, JT1);
1140         unsigned VCost = TTI->getIntrinsicInstrCost(IID, RetTy, Tys);
1141
1142         if (VCost > ICost + JCost)
1143           return false;
1144
1145         // We don't want to fuse to a type that will be split, even
1146         // if the two input types will also be split and there is no other
1147         // associated cost.
1148         unsigned RetParts = TTI->getNumberOfParts(RetTy);
1149         if (RetParts > 1)
1150           return false;
1151         else if (!RetParts && VCost == ICost + JCost)
1152           return false;
1153
1154         for (unsigned i = 0, ie = CI->getNumArgOperands(); i != ie; ++i) {
1155           if (!Tys[i]->isVectorTy())
1156             continue;
1157
1158           unsigned NumParts = TTI->getNumberOfParts(Tys[i]);
1159           if (NumParts > 1)
1160             return false;
1161           else if (!NumParts && VCost == ICost + JCost)
1162             return false;
1163         }
1164
1165         CostSavings = ICost + JCost - VCost;
1166       }
1167     }
1168
1169     return true;
1170   }
1171
1172   // Figure out whether or not J uses I and update the users and write-set
1173   // structures associated with I. Specifically, Users represents the set of
1174   // instructions that depend on I. WriteSet represents the set
1175   // of memory locations that are dependent on I. If UpdateUsers is true,
1176   // and J uses I, then Users is updated to contain J and WriteSet is updated
1177   // to contain any memory locations to which J writes. The function returns
1178   // true if J uses I. By default, alias analysis is used to determine
1179   // whether J reads from memory that overlaps with a location in WriteSet.
1180   // If LoadMoveSet is not null, then it is a previously-computed map
1181   // where the key is the memory-based user instruction and the value is
1182   // the instruction to be compared with I. So, if LoadMoveSet is provided,
1183   // then the alias analysis is not used. This is necessary because this
1184   // function is called during the process of moving instructions during
1185   // vectorization and the results of the alias analysis are not stable during
1186   // that process.
1187   bool BBVectorize::trackUsesOfI(DenseSet<Value *> &Users,
1188                        AliasSetTracker &WriteSet, Instruction *I,
1189                        Instruction *J, bool UpdateUsers,
1190                        DenseSet<ValuePair> *LoadMoveSetPairs) {
1191     bool UsesI = false;
1192
1193     // This instruction may already be marked as a user due, for example, to
1194     // being a member of a selected pair.
1195     if (Users.count(J))
1196       UsesI = true;
1197
1198     if (!UsesI)
1199       for (User::op_iterator JU = J->op_begin(), JE = J->op_end();
1200            JU != JE; ++JU) {
1201         Value *V = *JU;
1202         if (I == V || Users.count(V)) {
1203           UsesI = true;
1204           break;
1205         }
1206       }
1207     if (!UsesI && J->mayReadFromMemory()) {
1208       if (LoadMoveSetPairs) {
1209         UsesI = LoadMoveSetPairs->count(ValuePair(J, I));
1210       } else {
1211         for (AliasSetTracker::iterator W = WriteSet.begin(),
1212              WE = WriteSet.end(); W != WE; ++W) {
1213           if (W->aliasesUnknownInst(J, *AA)) {
1214             UsesI = true;
1215             break;
1216           }
1217         }
1218       }
1219     }
1220
1221     if (UsesI && UpdateUsers) {
1222       if (J->mayWriteToMemory()) WriteSet.add(J);
1223       Users.insert(J);
1224     }
1225
1226     return UsesI;
1227   }
1228
1229   // This function iterates over all instruction pairs in the provided
1230   // basic block and collects all candidate pairs for vectorization.
1231   bool BBVectorize::getCandidatePairs(BasicBlock &BB,
1232                        BasicBlock::iterator &Start,
1233                        DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1234                        DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
1235                        DenseMap<ValuePair, int> &CandidatePairCostSavings,
1236                        std::vector<Value *> &PairableInsts, bool NonPow2Len) {
1237     size_t TotalPairs = 0;
1238     BasicBlock::iterator E = BB.end();
1239     if (Start == E) return false;
1240
1241     bool ShouldContinue = false, IAfterStart = false;
1242     for (BasicBlock::iterator I = Start++; I != E; ++I) {
1243       if (I == Start) IAfterStart = true;
1244
1245       bool IsSimpleLoadStore;
1246       if (!isInstVectorizable(I, IsSimpleLoadStore)) continue;
1247
1248       // Look for an instruction with which to pair instruction *I...
1249       DenseSet<Value *> Users;
1250       AliasSetTracker WriteSet(*AA);
1251       if (I->mayWriteToMemory()) WriteSet.add(I);
1252
1253       bool JAfterStart = IAfterStart;
1254       BasicBlock::iterator J = std::next(I);
1255       for (unsigned ss = 0; J != E && ss <= Config.SearchLimit; ++J, ++ss) {
1256         if (J == Start) JAfterStart = true;
1257
1258         // Determine if J uses I, if so, exit the loop.
1259         bool UsesI = trackUsesOfI(Users, WriteSet, I, J, !Config.FastDep);
1260         if (Config.FastDep) {
1261           // Note: For this heuristic to be effective, independent operations
1262           // must tend to be intermixed. This is likely to be true from some
1263           // kinds of grouped loop unrolling (but not the generic LLVM pass),
1264           // but otherwise may require some kind of reordering pass.
1265
1266           // When using fast dependency analysis,
1267           // stop searching after first use:
1268           if (UsesI) break;
1269         } else {
1270           if (UsesI) continue;
1271         }
1272
1273         // J does not use I, and comes before the first use of I, so it can be
1274         // merged with I if the instructions are compatible.
1275         int CostSavings, FixedOrder;
1276         if (!areInstsCompatible(I, J, IsSimpleLoadStore, NonPow2Len,
1277             CostSavings, FixedOrder)) continue;
1278
1279         // J is a candidate for merging with I.
1280         if (!PairableInsts.size() ||
1281              PairableInsts[PairableInsts.size()-1] != I) {
1282           PairableInsts.push_back(I);
1283         }
1284
1285         CandidatePairs[I].push_back(J);
1286         ++TotalPairs;
1287         if (TTI)
1288           CandidatePairCostSavings.insert(ValuePairWithCost(ValuePair(I, J),
1289                                                             CostSavings));
1290
1291         if (FixedOrder == 1)
1292           FixedOrderPairs.insert(ValuePair(I, J));
1293         else if (FixedOrder == -1)
1294           FixedOrderPairs.insert(ValuePair(J, I));
1295
1296         // The next call to this function must start after the last instruction
1297         // selected during this invocation.
1298         if (JAfterStart) {
1299           Start = std::next(J);
1300           IAfterStart = JAfterStart = false;
1301         }
1302
1303         DEBUG(if (DebugCandidateSelection) dbgs() << "BBV: candidate pair "
1304                      << *I << " <-> " << *J << " (cost savings: " <<
1305                      CostSavings << ")\n");
1306
1307         // If we have already found too many pairs, break here and this function
1308         // will be called again starting after the last instruction selected
1309         // during this invocation.
1310         if (PairableInsts.size() >= Config.MaxInsts ||
1311             TotalPairs >= Config.MaxPairs) {
1312           ShouldContinue = true;
1313           break;
1314         }
1315       }
1316
1317       if (ShouldContinue)
1318         break;
1319     }
1320
1321     DEBUG(dbgs() << "BBV: found " << PairableInsts.size()
1322            << " instructions with candidate pairs\n");
1323
1324     return ShouldContinue;
1325   }
1326
1327   // Finds candidate pairs connected to the pair P = <PI, PJ>. This means that
1328   // it looks for pairs such that both members have an input which is an
1329   // output of PI or PJ.
1330   void BBVectorize::computePairsConnectedTo(
1331                   DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1332                   DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
1333                   std::vector<Value *> &PairableInsts,
1334                   DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
1335                   DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
1336                   ValuePair P) {
1337     StoreInst *SI, *SJ;
1338
1339     // For each possible pairing for this variable, look at the uses of
1340     // the first value...
1341     for (Value::user_iterator I = P.first->user_begin(),
1342                               E = P.first->user_end();
1343          I != E; ++I) {
1344       User *UI = *I;
1345       if (isa<LoadInst>(UI)) {
1346         // A pair cannot be connected to a load because the load only takes one
1347         // operand (the address) and it is a scalar even after vectorization.
1348         continue;
1349       } else if ((SI = dyn_cast<StoreInst>(UI)) &&
1350                  P.first == SI->getPointerOperand()) {
1351         // Similarly, a pair cannot be connected to a store through its
1352         // pointer operand.
1353         continue;
1354       }
1355
1356       // For each use of the first variable, look for uses of the second
1357       // variable...
1358       for (User *UJ : P.second->users()) {
1359         if ((SJ = dyn_cast<StoreInst>(UJ)) &&
1360             P.second == SJ->getPointerOperand())
1361           continue;
1362
1363         // Look for <I, J>:
1364         if (CandidatePairsSet.count(ValuePair(UI, UJ))) {
1365           VPPair VP(P, ValuePair(UI, UJ));
1366           ConnectedPairs[VP.first].push_back(VP.second);
1367           PairConnectionTypes.insert(VPPairWithType(VP, PairConnectionDirect));
1368         }
1369
1370         // Look for <J, I>:
1371         if (CandidatePairsSet.count(ValuePair(UJ, UI))) {
1372           VPPair VP(P, ValuePair(UJ, UI));
1373           ConnectedPairs[VP.first].push_back(VP.second);
1374           PairConnectionTypes.insert(VPPairWithType(VP, PairConnectionSwap));
1375         }
1376       }
1377
1378       if (Config.SplatBreaksChain) continue;
1379       // Look for cases where just the first value in the pair is used by
1380       // both members of another pair (splatting).
1381       for (Value::user_iterator J = P.first->user_begin(); J != E; ++J) {
1382         User *UJ = *J;
1383         if ((SJ = dyn_cast<StoreInst>(UJ)) &&
1384             P.first == SJ->getPointerOperand())
1385           continue;
1386
1387         if (CandidatePairsSet.count(ValuePair(UI, UJ))) {
1388           VPPair VP(P, ValuePair(UI, UJ));
1389           ConnectedPairs[VP.first].push_back(VP.second);
1390           PairConnectionTypes.insert(VPPairWithType(VP, PairConnectionSplat));
1391         }
1392       }
1393     }
1394
1395     if (Config.SplatBreaksChain) return;
1396     // Look for cases where just the second value in the pair is used by
1397     // both members of another pair (splatting).
1398     for (Value::user_iterator I = P.second->user_begin(),
1399                               E = P.second->user_end();
1400          I != E; ++I) {
1401       User *UI = *I;
1402       if (isa<LoadInst>(UI))
1403         continue;
1404       else if ((SI = dyn_cast<StoreInst>(UI)) &&
1405                P.second == SI->getPointerOperand())
1406         continue;
1407
1408       for (Value::user_iterator J = P.second->user_begin(); J != E; ++J) {
1409         User *UJ = *J;
1410         if ((SJ = dyn_cast<StoreInst>(UJ)) &&
1411             P.second == SJ->getPointerOperand())
1412           continue;
1413
1414         if (CandidatePairsSet.count(ValuePair(UI, UJ))) {
1415           VPPair VP(P, ValuePair(UI, UJ));
1416           ConnectedPairs[VP.first].push_back(VP.second);
1417           PairConnectionTypes.insert(VPPairWithType(VP, PairConnectionSplat));
1418         }
1419       }
1420     }
1421   }
1422
1423   // This function figures out which pairs are connected.  Two pairs are
1424   // connected if some output of the first pair forms an input to both members
1425   // of the second pair.
1426   void BBVectorize::computeConnectedPairs(
1427                   DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1428                   DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
1429                   std::vector<Value *> &PairableInsts,
1430                   DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
1431                   DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes) {
1432     for (std::vector<Value *>::iterator PI = PairableInsts.begin(),
1433          PE = PairableInsts.end(); PI != PE; ++PI) {
1434       DenseMap<Value *, std::vector<Value *> >::iterator PP =
1435         CandidatePairs.find(*PI);
1436       if (PP == CandidatePairs.end())
1437         continue;
1438
1439       for (std::vector<Value *>::iterator P = PP->second.begin(),
1440            E = PP->second.end(); P != E; ++P)
1441         computePairsConnectedTo(CandidatePairs, CandidatePairsSet,
1442                                 PairableInsts, ConnectedPairs,
1443                                 PairConnectionTypes, ValuePair(*PI, *P));
1444     }
1445
1446     DEBUG(size_t TotalPairs = 0;
1447           for (DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator I =
1448                ConnectedPairs.begin(), IE = ConnectedPairs.end(); I != IE; ++I)
1449             TotalPairs += I->second.size();
1450           dbgs() << "BBV: found " << TotalPairs
1451                  << " pair connections.\n");
1452   }
1453
1454   // This function builds a set of use tuples such that <A, B> is in the set
1455   // if B is in the use dag of A. If B is in the use dag of A, then B
1456   // depends on the output of A.
1457   void BBVectorize::buildDepMap(
1458                       BasicBlock &BB,
1459                       DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1460                       std::vector<Value *> &PairableInsts,
1461                       DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers) {
1462     DenseSet<Value *> IsInPair;
1463     for (DenseMap<Value *, std::vector<Value *> >::iterator C =
1464          CandidatePairs.begin(), E = CandidatePairs.end(); C != E; ++C) {
1465       IsInPair.insert(C->first);
1466       IsInPair.insert(C->second.begin(), C->second.end());
1467     }
1468
1469     // Iterate through the basic block, recording all users of each
1470     // pairable instruction.
1471
1472     BasicBlock::iterator E = BB.end(), EL =
1473       BasicBlock::iterator(cast<Instruction>(PairableInsts.back()));
1474     for (BasicBlock::iterator I = BB.getFirstInsertionPt(); I != E; ++I) {
1475       if (IsInPair.find(I) == IsInPair.end()) continue;
1476
1477       DenseSet<Value *> Users;
1478       AliasSetTracker WriteSet(*AA);
1479       if (I->mayWriteToMemory()) WriteSet.add(I);
1480
1481       for (BasicBlock::iterator J = std::next(I); J != E; ++J) {
1482         (void) trackUsesOfI(Users, WriteSet, I, J);
1483
1484         if (J == EL)
1485           break;
1486       }
1487
1488       for (DenseSet<Value *>::iterator U = Users.begin(), E = Users.end();
1489            U != E; ++U) {
1490         if (IsInPair.find(*U) == IsInPair.end()) continue;
1491         PairableInstUsers.insert(ValuePair(I, *U));
1492       }
1493
1494       if (I == EL)
1495         break;
1496     }
1497   }
1498
1499   // Returns true if an input to pair P is an output of pair Q and also an
1500   // input of pair Q is an output of pair P. If this is the case, then these
1501   // two pairs cannot be simultaneously fused.
1502   bool BBVectorize::pairsConflict(ValuePair P, ValuePair Q,
1503              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
1504              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > *PairableInstUserMap,
1505              DenseSet<VPPair> *PairableInstUserPairSet) {
1506     // Two pairs are in conflict if they are mutual Users of eachother.
1507     bool QUsesP = PairableInstUsers.count(ValuePair(P.first,  Q.first))  ||
1508                   PairableInstUsers.count(ValuePair(P.first,  Q.second)) ||
1509                   PairableInstUsers.count(ValuePair(P.second, Q.first))  ||
1510                   PairableInstUsers.count(ValuePair(P.second, Q.second));
1511     bool PUsesQ = PairableInstUsers.count(ValuePair(Q.first,  P.first))  ||
1512                   PairableInstUsers.count(ValuePair(Q.first,  P.second)) ||
1513                   PairableInstUsers.count(ValuePair(Q.second, P.first))  ||
1514                   PairableInstUsers.count(ValuePair(Q.second, P.second));
1515     if (PairableInstUserMap) {
1516       // FIXME: The expensive part of the cycle check is not so much the cycle
1517       // check itself but this edge insertion procedure. This needs some
1518       // profiling and probably a different data structure.
1519       if (PUsesQ) {
1520         if (PairableInstUserPairSet->insert(VPPair(Q, P)).second)
1521           (*PairableInstUserMap)[Q].push_back(P);
1522       }
1523       if (QUsesP) {
1524         if (PairableInstUserPairSet->insert(VPPair(P, Q)).second)
1525           (*PairableInstUserMap)[P].push_back(Q);
1526       }
1527     }
1528
1529     return (QUsesP && PUsesQ);
1530   }
1531
1532   // This function walks the use graph of current pairs to see if, starting
1533   // from P, the walk returns to P.
1534   bool BBVectorize::pairWillFormCycle(ValuePair P,
1535              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &PairableInstUserMap,
1536              DenseSet<ValuePair> &CurrentPairs) {
1537     DEBUG(if (DebugCycleCheck)
1538             dbgs() << "BBV: starting cycle check for : " << *P.first << " <-> "
1539                    << *P.second << "\n");
1540     // A lookup table of visisted pairs is kept because the PairableInstUserMap
1541     // contains non-direct associations.
1542     DenseSet<ValuePair> Visited;
1543     SmallVector<ValuePair, 32> Q;
1544     // General depth-first post-order traversal:
1545     Q.push_back(P);
1546     do {
1547       ValuePair QTop = Q.pop_back_val();
1548       Visited.insert(QTop);
1549
1550       DEBUG(if (DebugCycleCheck)
1551               dbgs() << "BBV: cycle check visiting: " << *QTop.first << " <-> "
1552                      << *QTop.second << "\n");
1553       DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator QQ =
1554         PairableInstUserMap.find(QTop);
1555       if (QQ == PairableInstUserMap.end())
1556         continue;
1557
1558       for (std::vector<ValuePair>::iterator C = QQ->second.begin(),
1559            CE = QQ->second.end(); C != CE; ++C) {
1560         if (*C == P) {
1561           DEBUG(dbgs()
1562                  << "BBV: rejected to prevent non-trivial cycle formation: "
1563                  << QTop.first << " <-> " << C->second << "\n");
1564           return true;
1565         }
1566
1567         if (CurrentPairs.count(*C) && !Visited.count(*C))
1568           Q.push_back(*C);
1569       }
1570     } while (!Q.empty());
1571
1572     return false;
1573   }
1574
1575   // This function builds the initial dag of connected pairs with the
1576   // pair J at the root.
1577   void BBVectorize::buildInitialDAGFor(
1578                   DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1579                   DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
1580                   std::vector<Value *> &PairableInsts,
1581                   DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
1582                   DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
1583                   DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
1584                   DenseMap<ValuePair, size_t> &DAG, ValuePair J) {
1585     // Each of these pairs is viewed as the root node of a DAG. The DAG
1586     // is then walked (depth-first). As this happens, we keep track of
1587     // the pairs that compose the DAG and the maximum depth of the DAG.
1588     SmallVector<ValuePairWithDepth, 32> Q;
1589     // General depth-first post-order traversal:
1590     Q.push_back(ValuePairWithDepth(J, getDepthFactor(J.first)));
1591     do {
1592       ValuePairWithDepth QTop = Q.back();
1593
1594       // Push each child onto the queue:
1595       bool MoreChildren = false;
1596       size_t MaxChildDepth = QTop.second;
1597       DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator QQ =
1598         ConnectedPairs.find(QTop.first);
1599       if (QQ != ConnectedPairs.end())
1600         for (std::vector<ValuePair>::iterator k = QQ->second.begin(),
1601              ke = QQ->second.end(); k != ke; ++k) {
1602           // Make sure that this child pair is still a candidate:
1603           if (CandidatePairsSet.count(*k)) {
1604             DenseMap<ValuePair, size_t>::iterator C = DAG.find(*k);
1605             if (C == DAG.end()) {
1606               size_t d = getDepthFactor(k->first);
1607               Q.push_back(ValuePairWithDepth(*k, QTop.second+d));
1608               MoreChildren = true;
1609             } else {
1610               MaxChildDepth = std::max(MaxChildDepth, C->second);
1611             }
1612           }
1613         }
1614
1615       if (!MoreChildren) {
1616         // Record the current pair as part of the DAG:
1617         DAG.insert(ValuePairWithDepth(QTop.first, MaxChildDepth));
1618         Q.pop_back();
1619       }
1620     } while (!Q.empty());
1621   }
1622
1623   // Given some initial dag, prune it by removing conflicting pairs (pairs
1624   // that cannot be simultaneously chosen for vectorization).
1625   void BBVectorize::pruneDAGFor(
1626               DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1627               std::vector<Value *> &PairableInsts,
1628               DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
1629               DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
1630               DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &PairableInstUserMap,
1631               DenseSet<VPPair> &PairableInstUserPairSet,
1632               DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
1633               DenseMap<ValuePair, size_t> &DAG,
1634               DenseSet<ValuePair> &PrunedDAG, ValuePair J,
1635               bool UseCycleCheck) {
1636     SmallVector<ValuePairWithDepth, 32> Q;
1637     // General depth-first post-order traversal:
1638     Q.push_back(ValuePairWithDepth(J, getDepthFactor(J.first)));
1639     do {
1640       ValuePairWithDepth QTop = Q.pop_back_val();
1641       PrunedDAG.insert(QTop.first);
1642
1643       // Visit each child, pruning as necessary...
1644       SmallVector<ValuePairWithDepth, 8> BestChildren;
1645       DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator QQ =
1646         ConnectedPairs.find(QTop.first);
1647       if (QQ == ConnectedPairs.end())
1648         continue;
1649
1650       for (std::vector<ValuePair>::iterator K = QQ->second.begin(),
1651            KE = QQ->second.end(); K != KE; ++K) {
1652         DenseMap<ValuePair, size_t>::iterator C = DAG.find(*K);
1653         if (C == DAG.end()) continue;
1654
1655         // This child is in the DAG, now we need to make sure it is the
1656         // best of any conflicting children. There could be multiple
1657         // conflicting children, so first, determine if we're keeping
1658         // this child, then delete conflicting children as necessary.
1659
1660         // It is also necessary to guard against pairing-induced
1661         // dependencies. Consider instructions a .. x .. y .. b
1662         // such that (a,b) are to be fused and (x,y) are to be fused
1663         // but a is an input to x and b is an output from y. This
1664         // means that y cannot be moved after b but x must be moved
1665         // after b for (a,b) to be fused. In other words, after
1666         // fusing (a,b) we have y .. a/b .. x where y is an input
1667         // to a/b and x is an output to a/b: x and y can no longer
1668         // be legally fused. To prevent this condition, we must
1669         // make sure that a child pair added to the DAG is not
1670         // both an input and output of an already-selected pair.
1671
1672         // Pairing-induced dependencies can also form from more complicated
1673         // cycles. The pair vs. pair conflicts are easy to check, and so
1674         // that is done explicitly for "fast rejection", and because for
1675         // child vs. child conflicts, we may prefer to keep the current
1676         // pair in preference to the already-selected child.
1677         DenseSet<ValuePair> CurrentPairs;
1678
1679         bool CanAdd = true;
1680         for (SmallVectorImpl<ValuePairWithDepth>::iterator C2
1681               = BestChildren.begin(), E2 = BestChildren.end();
1682              C2 != E2; ++C2) {
1683           if (C2->first.first == C->first.first ||
1684               C2->first.first == C->first.second ||
1685               C2->first.second == C->first.first ||
1686               C2->first.second == C->first.second ||
1687               pairsConflict(C2->first, C->first, PairableInstUsers,
1688                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserMap : nullptr,
1689                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserPairSet
1690                                           : nullptr)) {
1691             if (C2->second >= C->second) {
1692               CanAdd = false;
1693               break;
1694             }
1695
1696             CurrentPairs.insert(C2->first);
1697           }
1698         }
1699         if (!CanAdd) continue;
1700
1701         // Even worse, this child could conflict with another node already
1702         // selected for the DAG. If that is the case, ignore this child.
1703         for (DenseSet<ValuePair>::iterator T = PrunedDAG.begin(),
1704              E2 = PrunedDAG.end(); T != E2; ++T) {
1705           if (T->first == C->first.first ||
1706               T->first == C->first.second ||
1707               T->second == C->first.first ||
1708               T->second == C->first.second ||
1709               pairsConflict(*T, C->first, PairableInstUsers,
1710                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserMap : nullptr,
1711                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserPairSet
1712                                           : nullptr)) {
1713             CanAdd = false;
1714             break;
1715           }
1716
1717           CurrentPairs.insert(*T);
1718         }
1719         if (!CanAdd) continue;
1720
1721         // And check the queue too...
1722         for (SmallVectorImpl<ValuePairWithDepth>::iterator C2 = Q.begin(),
1723              E2 = Q.end(); C2 != E2; ++C2) {
1724           if (C2->first.first == C->first.first ||
1725               C2->first.first == C->first.second ||
1726               C2->first.second == C->first.first ||
1727               C2->first.second == C->first.second ||
1728               pairsConflict(C2->first, C->first, PairableInstUsers,
1729                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserMap : nullptr,
1730                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserPairSet
1731                                           : nullptr)) {
1732             CanAdd = false;
1733             break;
1734           }
1735
1736           CurrentPairs.insert(C2->first);
1737         }
1738         if (!CanAdd) continue;
1739
1740         // Last but not least, check for a conflict with any of the
1741         // already-chosen pairs.
1742         for (DenseMap<Value *, Value *>::iterator C2 =
1743               ChosenPairs.begin(), E2 = ChosenPairs.end();
1744              C2 != E2; ++C2) {
1745           if (pairsConflict(*C2, C->first, PairableInstUsers,
1746                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserMap : nullptr,
1747                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserPairSet
1748                                           : nullptr)) {
1749             CanAdd = false;
1750             break;
1751           }
1752
1753           CurrentPairs.insert(*C2);
1754         }
1755         if (!CanAdd) continue;
1756
1757         // To check for non-trivial cycles formed by the addition of the
1758         // current pair we've formed a list of all relevant pairs, now use a
1759         // graph walk to check for a cycle. We start from the current pair and
1760         // walk the use dag to see if we again reach the current pair. If we
1761         // do, then the current pair is rejected.
1762
1763         // FIXME: It may be more efficient to use a topological-ordering
1764         // algorithm to improve the cycle check. This should be investigated.
1765         if (UseCycleCheck &&
1766             pairWillFormCycle(C->first, PairableInstUserMap, CurrentPairs))
1767           continue;
1768
1769         // This child can be added, but we may have chosen it in preference
1770         // to an already-selected child. Check for this here, and if a
1771         // conflict is found, then remove the previously-selected child
1772         // before adding this one in its place.
1773         for (SmallVectorImpl<ValuePairWithDepth>::iterator C2
1774               = BestChildren.begin(); C2 != BestChildren.end();) {
1775           if (C2->first.first == C->first.first ||
1776               C2->first.first == C->first.second ||
1777               C2->first.second == C->first.first ||
1778               C2->first.second == C->first.second ||
1779               pairsConflict(C2->first, C->first, PairableInstUsers))
1780             C2 = BestChildren.erase(C2);
1781           else
1782             ++C2;
1783         }
1784
1785         BestChildren.push_back(ValuePairWithDepth(C->first, C->second));
1786       }
1787
1788       for (SmallVectorImpl<ValuePairWithDepth>::iterator C
1789             = BestChildren.begin(), E2 = BestChildren.end();
1790            C != E2; ++C) {
1791         size_t DepthF = getDepthFactor(C->first.first);
1792         Q.push_back(ValuePairWithDepth(C->first, QTop.second+DepthF));
1793       }
1794     } while (!Q.empty());
1795   }
1796
1797   // This function finds the best dag of mututally-compatible connected
1798   // pairs, given the choice of root pairs as an iterator range.
1799   void BBVectorize::findBestDAGFor(
1800               DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1801               DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
1802               DenseMap<ValuePair, int> &CandidatePairCostSavings,
1803               std::vector<Value *> &PairableInsts,
1804               DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
1805               DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
1806               DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
1807               DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairDeps,
1808               DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
1809               DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &PairableInstUserMap,
1810               DenseSet<VPPair> &PairableInstUserPairSet,
1811               DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
1812               DenseSet<ValuePair> &BestDAG, size_t &BestMaxDepth,
1813               int &BestEffSize, Value *II, std::vector<Value *>&JJ,
1814               bool UseCycleCheck) {
1815     for (std::vector<Value *>::iterator J = JJ.begin(), JE = JJ.end();
1816          J != JE; ++J) {
1817       ValuePair IJ(II, *J);
1818       if (!CandidatePairsSet.count(IJ))
1819         continue;
1820
1821       // Before going any further, make sure that this pair does not
1822       // conflict with any already-selected pairs (see comment below
1823       // near the DAG pruning for more details).
1824       DenseSet<ValuePair> ChosenPairSet;
1825       bool DoesConflict = false;
1826       for (DenseMap<Value *, Value *>::iterator C = ChosenPairs.begin(),
1827            E = ChosenPairs.end(); C != E; ++C) {
1828         if (pairsConflict(*C, IJ, PairableInstUsers,
1829                           UseCycleCheck ? &PairableInstUserMap : nullptr,
1830                           UseCycleCheck ? &PairableInstUserPairSet : nullptr)) {
1831           DoesConflict = true;
1832           break;
1833         }
1834
1835         ChosenPairSet.insert(*C);
1836       }
1837       if (DoesConflict) continue;
1838
1839       if (UseCycleCheck &&
1840           pairWillFormCycle(IJ, PairableInstUserMap, ChosenPairSet))
1841         continue;
1842
1843       DenseMap<ValuePair, size_t> DAG;
1844       buildInitialDAGFor(CandidatePairs, CandidatePairsSet,
1845                           PairableInsts, ConnectedPairs,
1846                           PairableInstUsers, ChosenPairs, DAG, IJ);
1847
1848       // Because we'll keep the child with the largest depth, the largest
1849       // depth is still the same in the unpruned DAG.
1850       size_t MaxDepth = DAG.lookup(IJ);
1851
1852       DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() << "BBV: found DAG for pair {"
1853                    << *IJ.first << " <-> " << *IJ.second << "} of depth " <<
1854                    MaxDepth << " and size " << DAG.size() << "\n");
1855
1856       // At this point the DAG has been constructed, but, may contain
1857       // contradictory children (meaning that different children of
1858       // some dag node may be attempting to fuse the same instruction).
1859       // So now we walk the dag again, in the case of a conflict,
1860       // keep only the child with the largest depth. To break a tie,
1861       // favor the first child.
1862
1863       DenseSet<ValuePair> PrunedDAG;
1864       pruneDAGFor(CandidatePairs, PairableInsts, ConnectedPairs,
1865                    PairableInstUsers, PairableInstUserMap,
1866                    PairableInstUserPairSet,
1867                    ChosenPairs, DAG, PrunedDAG, IJ, UseCycleCheck);
1868
1869       int EffSize = 0;
1870       if (TTI) {
1871         DenseSet<Value *> PrunedDAGInstrs;
1872         for (DenseSet<ValuePair>::iterator S = PrunedDAG.begin(),
1873              E = PrunedDAG.end(); S != E; ++S) {
1874           PrunedDAGInstrs.insert(S->first);
1875           PrunedDAGInstrs.insert(S->second);
1876         }
1877
1878         // The set of pairs that have already contributed to the total cost.
1879         DenseSet<ValuePair> IncomingPairs;
1880
1881         // If the cost model were perfect, this might not be necessary; but we
1882         // need to make sure that we don't get stuck vectorizing our own
1883         // shuffle chains.
1884         bool HasNontrivialInsts = false;
1885
1886         // The node weights represent the cost savings associated with
1887         // fusing the pair of instructions.
1888         for (DenseSet<ValuePair>::iterator S = PrunedDAG.begin(),
1889              E = PrunedDAG.end(); S != E; ++S) {
1890           if (!isa<ShuffleVectorInst>(S->first) &&
1891               !isa<InsertElementInst>(S->first) &&
1892               !isa<ExtractElementInst>(S->first))
1893             HasNontrivialInsts = true;
1894
1895           bool FlipOrder = false;
1896
1897           if (getDepthFactor(S->first)) {
1898             int ESContrib = CandidatePairCostSavings.find(*S)->second;
1899             DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() << "\tweight {"
1900                    << *S->first << " <-> " << *S->second << "} = " <<
1901                    ESContrib << "\n");
1902             EffSize += ESContrib;
1903           }
1904
1905           // The edge weights contribute in a negative sense: they represent
1906           // the cost of shuffles.
1907           DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator SS =
1908             ConnectedPairDeps.find(*S);
1909           if (SS != ConnectedPairDeps.end()) {
1910             unsigned NumDepsDirect = 0, NumDepsSwap = 0;
1911             for (std::vector<ValuePair>::iterator T = SS->second.begin(),
1912                  TE = SS->second.end(); T != TE; ++T) {
1913               VPPair Q(*S, *T);
1914               if (!PrunedDAG.count(Q.second))
1915                 continue;
1916               DenseMap<VPPair, unsigned>::iterator R =
1917                 PairConnectionTypes.find(VPPair(Q.second, Q.first));
1918               assert(R != PairConnectionTypes.end() &&
1919                      "Cannot find pair connection type");
1920               if (R->second == PairConnectionDirect)
1921                 ++NumDepsDirect;
1922               else if (R->second == PairConnectionSwap)
1923                 ++NumDepsSwap;
1924             }
1925
1926             // If there are more swaps than direct connections, then
1927             // the pair order will be flipped during fusion. So the real
1928             // number of swaps is the minimum number.
1929             FlipOrder = !FixedOrderPairs.count(*S) &&
1930               ((NumDepsSwap > NumDepsDirect) ||
1931                 FixedOrderPairs.count(ValuePair(S->second, S->first)));
1932
1933             for (std::vector<ValuePair>::iterator T = SS->second.begin(),
1934                  TE = SS->second.end(); T != TE; ++T) {
1935               VPPair Q(*S, *T);
1936               if (!PrunedDAG.count(Q.second))
1937                 continue;
1938               DenseMap<VPPair, unsigned>::iterator R =
1939                 PairConnectionTypes.find(VPPair(Q.second, Q.first));
1940               assert(R != PairConnectionTypes.end() &&
1941                      "Cannot find pair connection type");
1942               Type *Ty1 = Q.second.first->getType(),
1943                    *Ty2 = Q.second.second->getType();
1944               Type *VTy = getVecTypeForPair(Ty1, Ty2);
1945               if ((R->second == PairConnectionDirect && FlipOrder) ||
1946                   (R->second == PairConnectionSwap && !FlipOrder)  ||
1947                   R->second == PairConnectionSplat) {
1948                 int ESContrib = (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
1949                                                    VTy, VTy);
1950
1951                 if (VTy->getVectorNumElements() == 2) {
1952                   if (R->second == PairConnectionSplat)
1953                     ESContrib = std::min(ESContrib, (int) TTI->getShuffleCost(
1954                       TargetTransformInfo::SK_Broadcast, VTy));
1955                   else
1956                     ESContrib = std::min(ESContrib, (int) TTI->getShuffleCost(
1957                       TargetTransformInfo::SK_Reverse, VTy));
1958                 }
1959
1960                 DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() << "\tcost {" <<
1961                   *Q.second.first << " <-> " << *Q.second.second <<
1962                     "} -> {" <<
1963                   *S->first << " <-> " << *S->second << "} = " <<
1964                    ESContrib << "\n");
1965                 EffSize -= ESContrib;
1966               }
1967             }
1968           }
1969
1970           // Compute the cost of outgoing edges. We assume that edges outgoing
1971           // to shuffles, inserts or extracts can be merged, and so contribute
1972           // no additional cost.
1973           if (!S->first->getType()->isVoidTy()) {
1974             Type *Ty1 = S->first->getType(),
1975                  *Ty2 = S->second->getType();
1976             Type *VTy = getVecTypeForPair(Ty1, Ty2);
1977
1978             bool NeedsExtraction = false;
1979             for (User *U : S->first->users()) {
1980               if (ShuffleVectorInst *SI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(U)) {
1981                 // Shuffle can be folded if it has no other input
1982                 if (isa<UndefValue>(SI->getOperand(1)))
1983                   continue;
1984               }
1985               if (isa<ExtractElementInst>(U))
1986                 continue;
1987               if (PrunedDAGInstrs.count(U))
1988                 continue;
1989               NeedsExtraction = true;
1990               break;
1991             }
1992
1993             if (NeedsExtraction) {
1994               int ESContrib;
1995               if (Ty1->isVectorTy()) {
1996                 ESContrib = (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
1997                                                Ty1, VTy);
1998                 ESContrib = std::min(ESContrib, (int) TTI->getShuffleCost(
1999                   TargetTransformInfo::SK_ExtractSubvector, VTy, 0, Ty1));
2000               } else
2001                 ESContrib = (int) TTI->getVectorInstrCost(
2002                                     Instruction::ExtractElement, VTy, 0);
2003
2004               DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() << "\tcost {" <<
2005                 *S->first << "} = " << ESContrib << "\n");
2006               EffSize -= ESContrib;
2007             }
2008
2009             NeedsExtraction = false;
2010             for (User *U : S->second->users()) {
2011               if (ShuffleVectorInst *SI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(U)) {
2012                 // Shuffle can be folded if it has no other input
2013                 if (isa<UndefValue>(SI->getOperand(1)))
2014                   continue;
2015               }
2016               if (isa<ExtractElementInst>(U))
2017                 continue;
2018               if (PrunedDAGInstrs.count(U))
2019                 continue;
2020               NeedsExtraction = true;
2021               break;
2022             }
2023
2024             if (NeedsExtraction) {
2025               int ESContrib;
2026               if (Ty2->isVectorTy()) {
2027                 ESContrib = (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
2028                                                Ty2, VTy);
2029                 ESContrib = std::min(ESContrib, (int) TTI->getShuffleCost(
2030                   TargetTransformInfo::SK_ExtractSubvector, VTy,
2031                   Ty1->isVectorTy() ? Ty1->getVectorNumElements() : 1, Ty2));
2032               } else
2033                 ESContrib = (int) TTI->getVectorInstrCost(
2034                                     Instruction::ExtractElement, VTy, 1);
2035               DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() << "\tcost {" <<
2036                 *S->second << "} = " << ESContrib << "\n");
2037               EffSize -= ESContrib;
2038             }
2039           }
2040
2041           // Compute the cost of incoming edges.
2042           if (!isa<LoadInst>(S->first) && !isa<StoreInst>(S->first)) {
2043             Instruction *S1 = cast<Instruction>(S->first),
2044                         *S2 = cast<Instruction>(S->second);
2045             for (unsigned o = 0; o < S1->getNumOperands(); ++o) {
2046               Value *O1 = S1->getOperand(o), *O2 = S2->getOperand(o);
2047
2048               // Combining constants into vector constants (or small vector
2049               // constants into larger ones are assumed free).
2050               if (isa<Constant>(O1) && isa<Constant>(O2))
2051                 continue;
2052
2053               if (FlipOrder)
2054                 std::swap(O1, O2);
2055
2056               ValuePair VP  = ValuePair(O1, O2);
2057               ValuePair VPR = ValuePair(O2, O1);
2058
2059               // Internal edges are not handled here.
2060               if (PrunedDAG.count(VP) || PrunedDAG.count(VPR))
2061                 continue;
2062
2063               Type *Ty1 = O1->getType(),
2064                    *Ty2 = O2->getType();
2065               Type *VTy = getVecTypeForPair(Ty1, Ty2);
2066
2067               // Combining vector operations of the same type is also assumed
2068               // folded with other operations.
2069               if (Ty1 == Ty2) {
2070                 // If both are insert elements, then both can be widened.
2071                 InsertElementInst *IEO1 = dyn_cast<InsertElementInst>(O1),
2072                                   *IEO2 = dyn_cast<InsertElementInst>(O2);
2073                 if (IEO1 && IEO2 && isPureIEChain(IEO1) && isPureIEChain(IEO2))
2074                   continue;
2075                 // If both are extract elements, and both have the same input
2076                 // type, then they can be replaced with a shuffle
2077                 ExtractElementInst *EIO1 = dyn_cast<ExtractElementInst>(O1),
2078                                    *EIO2 = dyn_cast<ExtractElementInst>(O2);
2079                 if (EIO1 && EIO2 &&
2080                     EIO1->getOperand(0)->getType() ==
2081                       EIO2->getOperand(0)->getType())
2082                   continue;
2083                 // If both are a shuffle with equal operand types and only two
2084                 // unqiue operands, then they can be replaced with a single
2085                 // shuffle
2086                 ShuffleVectorInst *SIO1 = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(O1),
2087                                   *SIO2 = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(O2);
2088                 if (SIO1 && SIO2 &&
2089                     SIO1->getOperand(0)->getType() ==
2090                       SIO2->getOperand(0)->getType()) {
2091                   SmallSet<Value *, 4> SIOps;
2092                   SIOps.insert(SIO1->getOperand(0));
2093                   SIOps.insert(SIO1->getOperand(1));
2094                   SIOps.insert(SIO2->getOperand(0));
2095                   SIOps.insert(SIO2->getOperand(1));
2096                   if (SIOps.size() <= 2)
2097                     continue;
2098                 }
2099               }
2100
2101               int ESContrib;
2102               // This pair has already been formed.
2103               if (IncomingPairs.count(VP)) {
2104                 continue;
2105               } else if (IncomingPairs.count(VPR)) {
2106                 ESContrib = (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
2107                                                VTy, VTy);
2108
2109                 if (VTy->getVectorNumElements() == 2)
2110                   ESContrib = std::min(ESContrib, (int) TTI->getShuffleCost(
2111                     TargetTransformInfo::SK_Reverse, VTy));
2112               } else if (!Ty1->isVectorTy() && !Ty2->isVectorTy()) {
2113                 ESContrib = (int) TTI->getVectorInstrCost(
2114                                     Instruction::InsertElement, VTy, 0);
2115                 ESContrib += (int) TTI->getVectorInstrCost(
2116                                      Instruction::InsertElement, VTy, 1);
2117               } else if (!Ty1->isVectorTy()) {
2118                 // O1 needs to be inserted into a vector of size O2, and then
2119                 // both need to be shuffled together.
2120                 ESContrib = (int) TTI->getVectorInstrCost(
2121                                     Instruction::InsertElement, Ty2, 0);
2122                 ESContrib += (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
2123                                                 VTy, Ty2);
2124               } else if (!Ty2->isVectorTy()) {
2125                 // O2 needs to be inserted into a vector of size O1, and then
2126                 // both need to be shuffled together.
2127                 ESContrib = (int) TTI->getVectorInstrCost(
2128                                     Instruction::InsertElement, Ty1, 0);
2129                 ESContrib += (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
2130                                                 VTy, Ty1);
2131               } else {
2132                 Type *TyBig = Ty1, *TySmall = Ty2;
2133                 if (Ty2->getVectorNumElements() > Ty1->getVectorNumElements())
2134                   std::swap(TyBig, TySmall);
2135
2136                 ESContrib = (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
2137                                                VTy, TyBig);
2138                 if (TyBig != TySmall)
2139                   ESContrib += (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
2140                                                   TyBig, TySmall);
2141               }
2142
2143               DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() << "\tcost {"
2144                      << *O1 << " <-> " << *O2 << "} = " <<
2145                      ESContrib << "\n");
2146               EffSize -= ESContrib;
2147               IncomingPairs.insert(VP);
2148             }
2149           }
2150         }
2151
2152         if (!HasNontrivialInsts) {
2153           DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() <<
2154                 "\tNo non-trivial instructions in DAG;"
2155                 " override to zero effective size\n");
2156           EffSize = 0;
2157         }
2158       } else {
2159         for (DenseSet<ValuePair>::iterator S = PrunedDAG.begin(),
2160              E = PrunedDAG.end(); S != E; ++S)
2161           EffSize += (int) getDepthFactor(S->first);
2162       }
2163
2164       DEBUG(if (DebugPairSelection)
2165              dbgs() << "BBV: found pruned DAG for pair {"
2166              << *IJ.first << " <-> " << *IJ.second << "} of depth " <<
2167              MaxDepth << " and size " << PrunedDAG.size() <<
2168             " (effective size: " << EffSize << ")\n");
2169       if (((TTI && !UseChainDepthWithTI) ||
2170             MaxDepth >= Config.ReqChainDepth) &&
2171           EffSize > 0 && EffSize > BestEffSize) {
2172         BestMaxDepth = MaxDepth;
2173         BestEffSize = EffSize;
2174         BestDAG = PrunedDAG;
2175       }
2176     }
2177   }
2178
2179   // Given the list of candidate pairs, this function selects those
2180   // that will be fused into vector instructions.
2181   void BBVectorize::choosePairs(
2182                 DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
2183                 DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
2184                 DenseMap<ValuePair, int> &CandidatePairCostSavings,
2185                 std::vector<Value *> &PairableInsts,
2186                 DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
2187                 DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
2188                 DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
2189                 DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairDeps,
2190                 DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
2191                 DenseMap<Value *, Value *>& ChosenPairs) {
2192     bool UseCycleCheck =
2193      CandidatePairsSet.size() <= Config.MaxCandPairsForCycleCheck;
2194
2195     DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > CandidatePairs2;
2196     for (DenseSet<ValuePair>::iterator I = CandidatePairsSet.begin(),
2197          E = CandidatePairsSet.end(); I != E; ++I) {
2198       std::vector<Value *> &JJ = CandidatePairs2[I->second];
2199       if (JJ.empty()) JJ.reserve(32);
2200       JJ.push_back(I->first);
2201     }
2202
2203     DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > PairableInstUserMap;
2204     DenseSet<VPPair> PairableInstUserPairSet;
2205     for (std::vector<Value *>::iterator I = PairableInsts.begin(),
2206          E = PairableInsts.end(); I != E; ++I) {
2207       // The number of possible pairings for this variable:
2208       size_t NumChoices = CandidatePairs.lookup(*I).size();
2209       if (!NumChoices) continue;
2210
2211       std::vector<Value *> &JJ = CandidatePairs[*I];
2212
2213       // The best pair to choose and its dag:
2214       size_t BestMaxDepth = 0;
2215       int BestEffSize = 0;
2216       DenseSet<ValuePair> BestDAG;
2217       findBestDAGFor(CandidatePairs, CandidatePairsSet,
2218                       CandidatePairCostSavings,
2219                       PairableInsts, FixedOrderPairs, PairConnectionTypes,
2220                       ConnectedPairs, ConnectedPairDeps,
2221                       PairableInstUsers, PairableInstUserMap,
2222                       PairableInstUserPairSet, ChosenPairs,
2223                       BestDAG, BestMaxDepth, BestEffSize, *I, JJ,
2224                       UseCycleCheck);
2225
2226       if (BestDAG.empty())
2227         continue;
2228
2229       // A dag has been chosen (or not) at this point. If no dag was
2230       // chosen, then this instruction, I, cannot be paired (and is no longer
2231       // considered).
2232
2233       DEBUG(dbgs() << "BBV: selected pairs in the best DAG for: "
2234                    << *cast<Instruction>(*I) << "\n");
2235
2236       for (DenseSet<ValuePair>::iterator S = BestDAG.begin(),
2237            SE2 = BestDAG.end(); S != SE2; ++S) {
2238         // Insert the members of this dag into the list of chosen pairs.
2239         ChosenPairs.insert(ValuePair(S->first, S->second));
2240         DEBUG(dbgs() << "BBV: selected pair: " << *S->first << " <-> " <<
2241                *S->second << "\n");
2242
2243         // Remove all candidate pairs that have values in the chosen dag.
2244         std::vector<Value *> &KK = CandidatePairs[S->first];
2245         for (std::vector<Value *>::iterator K = KK.begin(), KE = KK.end();
2246              K != KE; ++K) {
2247           if (*K == S->second)
2248             continue;
2249
2250           CandidatePairsSet.erase(ValuePair(S->first, *K));
2251         }
2252
2253         std::vector<Value *> &LL = CandidatePairs2[S->second];
2254         for (std::vector<Value *>::iterator L = LL.begin(), LE = LL.end();
2255              L != LE; ++L) {
2256           if (*L == S->first)
2257             continue;
2258
2259           CandidatePairsSet.erase(ValuePair(*L, S->second));
2260         }
2261
2262         std::vector<Value *> &MM = CandidatePairs[S->second];
2263         for (std::vector<Value *>::iterator M = MM.begin(), ME = MM.end();
2264              M != ME; ++M) {
2265           assert(*M != S->first && "Flipped pair in candidate list?");
2266           CandidatePairsSet.erase(ValuePair(S->second, *M));
2267         }
2268
2269         std::vector<Value *> &NN = CandidatePairs2[S->first];
2270         for (std::vector<Value *>::iterator N = NN.begin(), NE = NN.end();
2271              N != NE; ++N) {
2272           assert(*N != S->second && "Flipped pair in candidate list?");
2273           CandidatePairsSet.erase(ValuePair(*N, S->first));
2274         }
2275       }
2276     }
2277
2278     DEBUG(dbgs() << "BBV: selected " << ChosenPairs.size() << " pairs.\n");
2279   }
2280
2281   std::string getReplacementName(Instruction *I, bool IsInput, unsigned o,
2282                      unsigned n = 0) {
2283     if (!I->hasName())
2284       return "";
2285
2286     return (I->getName() + (IsInput ? ".v.i" : ".v.r") + utostr(o) +
2287              (n > 0 ? "." + utostr(n) : "")).str();
2288   }
2289
2290   // Returns the value that is to be used as the pointer input to the vector
2291   // instruction that fuses I with J.
2292   Value *BBVectorize::getReplacementPointerInput(LLVMContext& Context,
2293                      Instruction *I, Instruction *J, unsigned o) {
2294     Value *IPtr, *JPtr;
2295     unsigned IAlignment, JAlignment, IAddressSpace, JAddressSpace;
2296     int64_t OffsetInElmts;
2297
2298     // Note: the analysis might fail here, that is why the pair order has
2299     // been precomputed (OffsetInElmts must be unused here).
2300     (void) getPairPtrInfo(I, J, IPtr, JPtr, IAlignment, JAlignment,
2301                           IAddressSpace, JAddressSpace,
2302                           OffsetInElmts, false);
2303
2304     // The pointer value is taken to be the one with the lowest offset.
2305     Value *VPtr = IPtr;
2306
2307     Type *ArgTypeI = IPtr->getType()->getPointerElementType();
2308     Type *ArgTypeJ = JPtr->getType()->getPointerElementType();
2309     Type *VArgType = getVecTypeForPair(ArgTypeI, ArgTypeJ);
2310     Type *VArgPtrType
2311       = PointerType::get(VArgType,
2312                          IPtr->getType()->getPointerAddressSpace());
2313     return new BitCastInst(VPtr, VArgPtrType, getReplacementName(I, true, o),
2314                         /* insert before */ I);
2315   }
2316
2317   void BBVectorize::fillNewShuffleMask(LLVMContext& Context, Instruction *J,
2318                      unsigned MaskOffset, unsigned NumInElem,
2319                      unsigned NumInElem1, unsigned IdxOffset,
2320                      std::vector<Constant*> &Mask) {
2321     unsigned NumElem1 = J->getType()->getVectorNumElements();
2322     for (unsigned v = 0; v < NumElem1; ++v) {
2323       int m = cast<ShuffleVectorInst>(J)->getMaskValue(v);
2324       if (m < 0) {
2325         Mask[v+MaskOffset] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2326       } else {
2327         unsigned mm = m + (int) IdxOffset;
2328         if (m >= (int) NumInElem1)
2329           mm += (int) NumInElem;
2330
2331         Mask[v+MaskOffset] =
2332           ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), mm);
2333       }
2334     }
2335   }
2336
2337   // Returns the value that is to be used as the vector-shuffle mask to the
2338   // vector instruction that fuses I with J.
2339   Value *BBVectorize::getReplacementShuffleMask(LLVMContext& Context,
2340                      Instruction *I, Instruction *J) {
2341     // This is the shuffle mask. We need to append the second
2342     // mask to the first, and the numbers need to be adjusted.
2343
2344     Type *ArgTypeI = I->getType();
2345     Type *ArgTypeJ = J->getType();
2346     Type *VArgType = getVecTypeForPair(ArgTypeI, ArgTypeJ);
2347
2348     unsigned NumElemI = ArgTypeI->getVectorNumElements();
2349
2350     // Get the total number of elements in the fused vector type.
2351     // By definition, this must equal the number of elements in
2352     // the final mask.
2353     unsigned NumElem = VArgType->getVectorNumElements();
2354     std::vector<Constant*> Mask(NumElem);
2355
2356     Type *OpTypeI = I->getOperand(0)->getType();
2357     unsigned NumInElemI = OpTypeI->getVectorNumElements();
2358     Type *OpTypeJ = J->getOperand(0)->getType();
2359     unsigned NumInElemJ = OpTypeJ->getVectorNumElements();
2360
2361     // The fused vector will be:
2362     // -----------------------------------------------------
2363     // | NumInElemI | NumInElemJ | NumInElemI | NumInElemJ |
2364     // -----------------------------------------------------
2365     // from which we'll extract NumElem total elements (where the first NumElemI
2366     // of them come from the mask in I and the remainder come from the mask
2367     // in J.
2368
2369     // For the mask from the first pair...
2370     fillNewShuffleMask(Context, I, 0,        NumInElemJ, NumInElemI,
2371                        0,          Mask);
2372
2373     // For the mask from the second pair...
2374     fillNewShuffleMask(Context, J, NumElemI, NumInElemI, NumInElemJ,
2375                        NumInElemI, Mask);
2376
2377     return ConstantVector::get(Mask);
2378   }
2379
2380   bool BBVectorize::expandIEChain(LLVMContext& Context, Instruction *I,
2381                                   Instruction *J, unsigned o, Value *&LOp,
2382                                   unsigned numElemL,
2383                                   Type *ArgTypeL, Type *ArgTypeH,
2384                                   bool IBeforeJ, unsigned IdxOff) {
2385     bool ExpandedIEChain = false;
2386     if (InsertElementInst *LIE = dyn_cast<InsertElementInst>(LOp)) {
2387       // If we have a pure insertelement chain, then this can be rewritten
2388       // into a chain that directly builds the larger type.
2389       if (isPureIEChain(LIE)) {
2390         SmallVector<Value *, 8> VectElemts(numElemL,
2391           UndefValue::get(ArgTypeL->getScalarType()));
2392         InsertElementInst *LIENext = LIE;
2393         do {
2394           unsigned Idx =
2395             cast<ConstantInt>(LIENext->getOperand(2))->getSExtValue();
2396           VectElemts[Idx] = LIENext->getOperand(1);
2397         } while ((LIENext =
2398                    dyn_cast<InsertElementInst>(LIENext->getOperand(0))));
2399
2400         LIENext = nullptr;
2401         Value *LIEPrev = UndefValue::get(ArgTypeH);
2402         for (unsigned i = 0; i < numElemL; ++i) {
2403           if (isa<UndefValue>(VectElemts[i])) continue;
2404           LIENext = InsertElementInst::Create(LIEPrev, VectElemts[i],
2405                              ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context),
2406                                               i + IdxOff),
2407                              getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2408                                                 true, o, i+1));
2409           LIENext->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2410           LIEPrev = LIENext;
2411         }
2412
2413         LOp = LIENext ? (Value*) LIENext : UndefValue::get(ArgTypeH);
2414         ExpandedIEChain = true;
2415       }
2416     }
2417
2418     return ExpandedIEChain;
2419   }
2420
2421   static unsigned getNumScalarElements(Type *Ty) {
2422     if (VectorType *VecTy = dyn_cast<VectorType>(Ty))
2423       return VecTy->getNumElements();
2424     return 1;
2425   }
2426
2427   // Returns the value to be used as the specified operand of the vector
2428   // instruction that fuses I with J.
2429   Value *BBVectorize::getReplacementInput(LLVMContext& Context, Instruction *I,
2430                      Instruction *J, unsigned o, bool IBeforeJ) {
2431     Value *CV0 = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), 0);
2432     Value *CV1 = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), 1);
2433
2434     // Compute the fused vector type for this operand
2435     Type *ArgTypeI = I->getOperand(o)->getType();
2436     Type *ArgTypeJ = J->getOperand(o)->getType();
2437     VectorType *VArgType = getVecTypeForPair(ArgTypeI, ArgTypeJ);
2438
2439     Instruction *L = I, *H = J;
2440     Type *ArgTypeL = ArgTypeI, *ArgTypeH = ArgTypeJ;
2441
2442     unsigned numElemL = getNumScalarElements(ArgTypeL);
2443     unsigned numElemH = getNumScalarElements(ArgTypeH);
2444
2445     Value *LOp = L->getOperand(o);
2446     Value *HOp = H->getOperand(o);
2447     unsigned numElem = VArgType->getNumElements();
2448
2449     // First, we check if we can reuse the "original" vector outputs (if these
2450     // exist). We might need a shuffle.
2451     ExtractElementInst *LEE = dyn_cast<ExtractElementInst>(LOp);
2452     ExtractElementInst *HEE = dyn_cast<ExtractElementInst>(HOp);
2453     ShuffleVectorInst *LSV = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LOp);
2454     ShuffleVectorInst *HSV = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(HOp);
2455
2456     // FIXME: If we're fusing shuffle instructions, then we can't apply this
2457     // optimization. The input vectors to the shuffle might be a different
2458     // length from the shuffle outputs. Unfortunately, the replacement
2459     // shuffle mask has already been formed, and the mask entries are sensitive
2460     // to the sizes of the inputs.
2461     bool IsSizeChangeShuffle =
2462       isa<ShuffleVectorInst>(L) &&
2463         (LOp->getType() != L->getType() || HOp->getType() != H->getType());
2464
2465     if ((LEE || LSV) && (HEE || HSV) && !IsSizeChangeShuffle) {
2466       // We can have at most two unique vector inputs.
2467       bool CanUseInputs = true;
2468       Value *I1, *I2 = nullptr;
2469       if (LEE) {
2470         I1 = LEE->getOperand(0);
2471       } else {
2472         I1 = LSV->getOperand(0);
2473         I2 = LSV->getOperand(1);
2474         if (I2 == I1 || isa<UndefValue>(I2))
2475           I2 = nullptr;
2476       }
2477
2478       if (HEE) {
2479         Value *I3 = HEE->getOperand(0);
2480         if (!I2 && I3 != I1)
2481           I2 = I3;
2482         else if (I3 != I1 && I3 != I2)
2483           CanUseInputs = false;
2484       } else {
2485         Value *I3 = HSV->getOperand(0);
2486         if (!I2 && I3 != I1)
2487           I2 = I3;
2488         else if (I3 != I1 && I3 != I2)
2489           CanUseInputs = false;
2490
2491         if (CanUseInputs) {
2492           Value *I4 = HSV->getOperand(1);
2493           if (!isa<UndefValue>(I4)) {
2494             if (!I2 && I4 != I1)
2495               I2 = I4;
2496             else if (I4 != I1 && I4 != I2)
2497               CanUseInputs = false;
2498           }
2499         }
2500       }
2501
2502       if (CanUseInputs) {
2503         unsigned LOpElem =
2504           cast<Instruction>(LOp)->getOperand(0)->getType()
2505             ->getVectorNumElements();
2506
2507         unsigned HOpElem =
2508           cast<Instruction>(HOp)->getOperand(0)->getType()
2509             ->getVectorNumElements();
2510
2511         // We have one or two input vectors. We need to map each index of the
2512         // operands to the index of the original vector.
2513         SmallVector<std::pair<int, int>, 8>  II(numElem);
2514         for (unsigned i = 0; i < numElemL; ++i) {
2515           int Idx, INum;
2516           if (LEE) {
2517             Idx =
2518               cast<ConstantInt>(LEE->getOperand(1))->getSExtValue();
2519             INum = LEE->getOperand(0) == I1 ? 0 : 1;
2520           } else {
2521             Idx = LSV->getMaskValue(i);
2522             if (Idx < (int) LOpElem) {
2523               INum = LSV->getOperand(0) == I1 ? 0 : 1;
2524             } else {
2525               Idx -= LOpElem;
2526               INum = LSV->getOperand(1) == I1 ? 0 : 1;
2527             }
2528           }
2529
2530           II[i] = std::pair<int, int>(Idx, INum);
2531         }
2532         for (unsigned i = 0; i < numElemH; ++i) {
2533           int Idx, INum;
2534           if (HEE) {
2535             Idx =
2536               cast<ConstantInt>(HEE->getOperand(1))->getSExtValue();
2537             INum = HEE->getOperand(0) == I1 ? 0 : 1;
2538           } else {
2539             Idx = HSV->getMaskValue(i);
2540             if (Idx < (int) HOpElem) {
2541               INum = HSV->getOperand(0) == I1 ? 0 : 1;
2542             } else {
2543               Idx -= HOpElem;
2544               INum = HSV->getOperand(1) == I1 ? 0 : 1;
2545             }
2546           }
2547
2548           II[i + numElemL] = std::pair<int, int>(Idx, INum);
2549         }
2550
2551         // We now have an array which tells us from which index of which
2552         // input vector each element of the operand comes.
2553         VectorType *I1T = cast<VectorType>(I1->getType());
2554         unsigned I1Elem = I1T->getNumElements();
2555
2556         if (!I2) {
2557           // In this case there is only one underlying vector input. Check for
2558           // the trivial case where we can use the input directly.
2559           if (I1Elem == numElem) {
2560             bool ElemInOrder = true;
2561             for (unsigned i = 0; i < numElem; ++i) {
2562               if (II[i].first != (int) i && II[i].first != -1) {
2563                 ElemInOrder = false;
2564                 break;
2565               }
2566             }
2567
2568             if (ElemInOrder)
2569               return I1;
2570           }
2571
2572           // A shuffle is needed.
2573           std::vector<Constant *> Mask(numElem);
2574           for (unsigned i = 0; i < numElem; ++i) {
2575             int Idx = II[i].first;
2576             if (Idx == -1)
2577               Mask[i] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2578             else
2579               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), Idx);
2580           }
2581
2582           Instruction *S =
2583             new ShuffleVectorInst(I1, UndefValue::get(I1T),
2584                                   ConstantVector::get(Mask),
2585                                   getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2586                                                      true, o));
2587           S->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2588           return S;
2589         }
2590
2591         VectorType *I2T = cast<VectorType>(I2->getType());
2592         unsigned I2Elem = I2T->getNumElements();
2593
2594         // This input comes from two distinct vectors. The first step is to
2595         // make sure that both vectors are the same length. If not, the
2596         // smaller one will need to grow before they can be shuffled together.
2597         if (I1Elem < I2Elem) {
2598           std::vector<Constant *> Mask(I2Elem);
2599           unsigned v = 0;
2600           for (; v < I1Elem; ++v)
2601             Mask[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), v);
2602           for (; v < I2Elem; ++v)
2603             Mask[v] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2604
2605           Instruction *NewI1 =
2606             new ShuffleVectorInst(I1, UndefValue::get(I1T),
2607                                   ConstantVector::get(Mask),
2608                                   getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2609                                                      true, o, 1));
2610           NewI1->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2611           I1 = NewI1;
2612           I1T = I2T;
2613           I1Elem = I2Elem;
2614         } else if (I1Elem > I2Elem) {
2615           std::vector<Constant *> Mask(I1Elem);
2616           unsigned v = 0;
2617           for (; v < I2Elem; ++v)
2618             Mask[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), v);
2619           for (; v < I1Elem; ++v)
2620             Mask[v] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2621
2622           Instruction *NewI2 =
2623             new ShuffleVectorInst(I2, UndefValue::get(I2T),
2624                                   ConstantVector::get(Mask),
2625                                   getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2626                                                      true, o, 1));
2627           NewI2->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2628           I2 = NewI2;
2629           I2T = I1T;
2630           I2Elem = I1Elem;
2631         }
2632
2633         // Now that both I1 and I2 are the same length we can shuffle them
2634         // together (and use the result).
2635         std::vector<Constant *> Mask(numElem);
2636         for (unsigned v = 0; v < numElem; ++v) {
2637           if (II[v].first == -1) {
2638             Mask[v] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2639           } else {
2640             int Idx = II[v].first + II[v].second * I1Elem;
2641             Mask[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), Idx);
2642           }
2643         }
2644
2645         Instruction *NewOp =
2646           new ShuffleVectorInst(I1, I2, ConstantVector::get(Mask),
2647                                 getReplacementName(IBeforeJ ? I : J, true, o));
2648         NewOp->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2649         return NewOp;
2650       }
2651     }
2652
2653     Type *ArgType = ArgTypeL;
2654     if (numElemL < numElemH) {
2655       if (numElemL == 1 && expandIEChain(Context, I, J, o, HOp, numElemH,
2656                                          ArgTypeL, VArgType, IBeforeJ, 1)) {
2657         // This is another short-circuit case: we're combining a scalar into
2658         // a vector that is formed by an IE chain. We've just expanded the IE
2659         // chain, now insert the scalar and we're done.
2660
2661         Instruction *S = InsertElementInst::Create(HOp, LOp, CV0,
2662                            getReplacementName(IBeforeJ ? I : J, true, o));
2663         S->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2664         return S;
2665       } else if (!expandIEChain(Context, I, J, o, LOp, numElemL, ArgTypeL,
2666                                 ArgTypeH, IBeforeJ)) {
2667         // The two vector inputs to the shuffle must be the same length,
2668         // so extend the smaller vector to be the same length as the larger one.
2669         Instruction *NLOp;
2670         if (numElemL > 1) {
2671
2672           std::vector<Constant *> Mask(numElemH);
2673           unsigned v = 0;
2674           for (; v < numElemL; ++v)
2675             Mask[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), v);
2676           for (; v < numElemH; ++v)
2677             Mask[v] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2678
2679           NLOp = new ShuffleVectorInst(LOp, UndefValue::get(ArgTypeL),
2680                                        ConstantVector::get(Mask),
2681                                        getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2682                                                           true, o, 1));
2683         } else {
2684           NLOp = InsertElementInst::Create(UndefValue::get(ArgTypeH), LOp, CV0,
2685                                            getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2686                                                               true, o, 1));
2687         }
2688
2689         NLOp->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2690         LOp = NLOp;
2691       }
2692
2693       ArgType = ArgTypeH;
2694     } else if (numElemL > numElemH) {
2695       if (numElemH == 1 && expandIEChain(Context, I, J, o, LOp, numElemL,
2696                                          ArgTypeH, VArgType, IBeforeJ)) {
2697         Instruction *S =
2698           InsertElementInst::Create(LOp, HOp,
2699                                     ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context),
2700                                                      numElemL),
2701                                     getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2702                                                        true, o));
2703         S->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2704         return S;
2705       } else if (!expandIEChain(Context, I, J, o, HOp, numElemH, ArgTypeH,
2706                                 ArgTypeL, IBeforeJ)) {
2707         Instruction *NHOp;
2708         if (numElemH > 1) {
2709           std::vector<Constant *> Mask(numElemL);
2710           unsigned v = 0;
2711           for (; v < numElemH; ++v)
2712             Mask[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), v);
2713           for (; v < numElemL; ++v)
2714             Mask[v] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2715
2716           NHOp = new ShuffleVectorInst(HOp, UndefValue::get(ArgTypeH),
2717                                        ConstantVector::get(Mask),
2718                                        getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2719                                                           true, o, 1));
2720         } else {
2721           NHOp = InsertElementInst::Create(UndefValue::get(ArgTypeL), HOp, CV0,
2722                                            getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2723                                                               true, o, 1));
2724         }
2725
2726         NHOp->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2727         HOp = NHOp;
2728       }
2729     }
2730
2731     if (ArgType->isVectorTy()) {
2732       unsigned numElem = VArgType->getVectorNumElements();
2733       std::vector<Constant*> Mask(numElem);
2734       for (unsigned v = 0; v < numElem; ++v) {
2735         unsigned Idx = v;
2736         // If the low vector was expanded, we need to skip the extra
2737         // undefined entries.
2738         if (v >= numElemL && numElemH > numElemL)
2739           Idx += (numElemH - numElemL);
2740         Mask[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), Idx);
2741       }
2742
2743       Instruction *BV = new ShuffleVectorInst(LOp, HOp,
2744                           ConstantVector::get(Mask),
2745                           getReplacementName(IBeforeJ ? I : J, true, o));
2746       BV->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2747       return BV;
2748     }
2749
2750     Instruction *BV1 = InsertElementInst::Create(
2751                                           UndefValue::get(VArgType), LOp, CV0,
2752                                           getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2753                                                              true, o, 1));
2754     BV1->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2755     Instruction *BV2 = InsertElementInst::Create(BV1, HOp, CV1,
2756                                           getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2757                                                              true, o, 2));
2758     BV2->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2759     return BV2;
2760   }
2761
2762   // This function creates an array of values that will be used as the inputs
2763   // to the vector instruction that fuses I with J.
2764   void BBVectorize::getReplacementInputsForPair(LLVMContext& Context,
2765                      Instruction *I, Instruction *J,
2766                      SmallVectorImpl<Value *> &ReplacedOperands,
2767                      bool IBeforeJ) {
2768     unsigned NumOperands = I->getNumOperands();
2769
2770     for (unsigned p = 0, o = NumOperands-1; p < NumOperands; ++p, --o) {
2771       // Iterate backward so that we look at the store pointer
2772       // first and know whether or not we need to flip the inputs.
2773
2774       if (isa<LoadInst>(I) || (o == 1 && isa<StoreInst>(I))) {
2775         // This is the pointer for a load/store instruction.
2776         ReplacedOperands[o] = getReplacementPointerInput(Context, I, J, o);
2777         continue;
2778       } else if (isa<CallInst>(I)) {
2779         Function *F = cast<CallInst>(I)->getCalledFunction();
2780         Intrinsic::ID IID = (Intrinsic::ID) F->getIntrinsicID();
2781         if (o == NumOperands-1) {
2782           BasicBlock &BB = *I->getParent();
2783
2784           Module *M = BB.getParent()->getParent();
2785           Type *ArgTypeI = I->getType();
2786           Type *ArgTypeJ = J->getType();
2787           Type *VArgType = getVecTypeForPair(ArgTypeI, ArgTypeJ);
2788
2789           ReplacedOperands[o] = Intrinsic::getDeclaration(M, IID, VArgType);
2790           continue;
2791         } else if ((IID == Intrinsic::powi || IID == Intrinsic::ctlz ||
2792                     IID == Intrinsic::cttz) && o == 1) {
2793           // The second argument of powi/ctlz/cttz is a single integer/constant
2794           // and we've already checked that both arguments are equal.
2795           // As a result, we just keep I's second argument.
2796           ReplacedOperands[o] = I->getOperand(o);
2797           continue;
2798         }
2799       } else if (isa<ShuffleVectorInst>(I) && o == NumOperands-1) {
2800         ReplacedOperands[o] = getReplacementShuffleMask(Context, I, J);
2801         continue;
2802       }
2803
2804       ReplacedOperands[o] = getReplacementInput(Context, I, J, o, IBeforeJ);
2805     }
2806   }
2807
2808   // This function creates two values that represent the outputs of the
2809   // original I and J instructions. These are generally vector shuffles
2810   // or extracts. In many cases, these will end up being unused and, thus,
2811   // eliminated by later passes.
2812   void BBVectorize::replaceOutputsOfPair(LLVMContext& Context, Instruction *I,
2813                      Instruction *J, Instruction *K,
2814                      Instruction *&InsertionPt,
2815                      Instruction *&K1, Instruction *&K2) {
2816     if (isa<StoreInst>(I)) {
2817       AA->replaceWithNewValue(I, K);
2818       AA->replaceWithNewValue(J, K);
2819     } else {
2820       Type *IType = I->getType();
2821       Type *JType = J->getType();
2822
2823       VectorType *VType = getVecTypeForPair(IType, JType);
2824       unsigned numElem = VType->getNumElements();
2825
2826       unsigned numElemI = getNumScalarElements(IType);
2827       unsigned numElemJ = getNumScalarElements(JType);
2828
2829       if (IType->isVectorTy()) {
2830         std::vector<Constant*> Mask1(numElemI), Mask2(numElemI);
2831         for (unsigned v = 0; v < numElemI; ++v) {
2832           Mask1[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), v);
2833           Mask2[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), numElemJ+v);
2834         }
2835
2836         K1 = new ShuffleVectorInst(K, UndefValue::get(VType),
2837                                    ConstantVector::get( Mask1),
2838                                    getReplacementName(K, false, 1));
2839       } else {
2840         Value *CV0 = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), 0);
2841         K1 = ExtractElementInst::Create(K, CV0,
2842                                           getReplacementName(K, false, 1));
2843       }
2844
2845       if (JType->isVectorTy()) {
2846         std::vector<Constant*> Mask1(numElemJ), Mask2(numElemJ);
2847         for (unsigned v = 0; v < numElemJ; ++v) {
2848           Mask1[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), v);
2849           Mask2[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), numElemI+v);
2850         }
2851
2852         K2 = new ShuffleVectorInst(K, UndefValue::get(VType),
2853                                    ConstantVector::get( Mask2),
2854                                    getReplacementName(K, false, 2));
2855       } else {
2856         Value *CV1 = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), numElem-1);
2857         K2 = ExtractElementInst::Create(K, CV1,
2858                                           getReplacementName(K, false, 2));
2859       }
2860
2861       K1->insertAfter(K);
2862       K2->insertAfter(K1);
2863       InsertionPt = K2;
2864     }
2865   }
2866
2867   // Move all uses of the function I (including pairing-induced uses) after J.
2868   bool BBVectorize::canMoveUsesOfIAfterJ(BasicBlock &BB,
2869                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs,
2870                      Instruction *I, Instruction *J) {
2871     // Skip to the first instruction past I.
2872     BasicBlock::iterator L = std::next(BasicBlock::iterator(I));
2873
2874     DenseSet<Value *> Users;
2875     AliasSetTracker WriteSet(*AA);
2876     if (I->mayWriteToMemory()) WriteSet.add(I);
2877
2878     for (; cast<Instruction>(L) != J; ++L)
2879       (void) trackUsesOfI(Users, WriteSet, I, L, true, &LoadMoveSetPairs);
2880
2881     assert(cast<Instruction>(L) == J &&
2882       "Tracking has not proceeded far enough to check for dependencies");
2883     // If J is now in the use set of I, then trackUsesOfI will return true
2884     // and we have a dependency cycle (and the fusing operation must abort).
2885     return !trackUsesOfI(Users, WriteSet, I, J, true, &LoadMoveSetPairs);
2886   }
2887
2888   // Move all uses of the function I (including pairing-induced uses) after J.
2889   void BBVectorize::moveUsesOfIAfterJ(BasicBlock &BB,
2890                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs,
2891                      Instruction *&InsertionPt,
2892                      Instruction *I, Instruction *J) {
2893     // Skip to the first instruction past I.
2894     BasicBlock::iterator L = std::next(BasicBlock::iterator(I));
2895
2896     DenseSet<Value *> Users;
2897     AliasSetTracker WriteSet(*AA);
2898     if (I->mayWriteToMemory()) WriteSet.add(I);
2899
2900     for (; cast<Instruction>(L) != J;) {
2901       if (trackUsesOfI(Users, WriteSet, I, L, true, &LoadMoveSetPairs)) {
2902         // Move this instruction
2903         Instruction *InstToMove = L; ++L;
2904
2905         DEBUG(dbgs() << "BBV: moving: " << *InstToMove <<
2906                         " to after " << *InsertionPt << "\n");
2907         InstToMove->removeFromParent();
2908         InstToMove->insertAfter(InsertionPt);
2909         InsertionPt = InstToMove;
2910       } else {
2911         ++L;
2912       }
2913     }
2914   }
2915
2916   // Collect all load instruction that are in the move set of a given first
2917   // pair member.  These loads depend on the first instruction, I, and so need
2918   // to be moved after J (the second instruction) when the pair is fused.
2919   void BBVectorize::collectPairLoadMoveSet(BasicBlock &BB,
2920                      DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
2921                      DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &LoadMoveSet,
2922                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs,
2923                      Instruction *I) {
2924     // Skip to the first instruction past I.
2925     BasicBlock::iterator L = std::next(BasicBlock::iterator(I));
2926
2927     DenseSet<Value *> Users;
2928     AliasSetTracker WriteSet(*AA);
2929     if (I->mayWriteToMemory()) WriteSet.add(I);
2930
2931     // Note: We cannot end the loop when we reach J because J could be moved
2932     // farther down the use chain by another instruction pairing. Also, J
2933     // could be before I if this is an inverted input.
2934     for (BasicBlock::iterator E = BB.end(); cast<Instruction>(L) != E; ++L) {
2935       if (trackUsesOfI(Users, WriteSet, I, L)) {
2936         if (L->mayReadFromMemory()) {
2937           LoadMoveSet[L].push_back(I);
2938           LoadMoveSetPairs.insert(ValuePair(L, I));
2939         }
2940       }
2941     }
2942   }
2943
2944   // In cases where both load/stores and the computation of their pointers
2945   // are chosen for vectorization, we can end up in a situation where the
2946   // aliasing analysis starts returning different query results as the
2947   // process of fusing instruction pairs continues. Because the algorithm
2948   // relies on finding the same use dags here as were found earlier, we'll
2949   // need to precompute the necessary aliasing information here and then
2950   // manually update it during the fusion process.
2951   void BBVectorize::collectLoadMoveSet(BasicBlock &BB,
2952                      std::vector<Value *> &PairableInsts,
2953                      DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
2954                      DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &LoadMoveSet,
2955                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs) {
2956     for (std::vector<Value *>::iterator PI = PairableInsts.begin(),
2957          PIE = PairableInsts.end(); PI != PIE; ++PI) {
2958       DenseMap<Value *, Value *>::iterator P = ChosenPairs.find(*PI);
2959       if (P == ChosenPairs.end()) continue;
2960
2961       Instruction *I = cast<Instruction>(P->first);
2962       collectPairLoadMoveSet(BB, ChosenPairs, LoadMoveSet,
2963                              LoadMoveSetPairs, I);
2964     }
2965   }
2966
2967   // This function fuses the chosen instruction pairs into vector instructions,
2968   // taking care preserve any needed scalar outputs and, then, it reorders the
2969   // remaining instructions as needed (users of the first member of the pair
2970   // need to be moved to after the location of the second member of the pair
2971   // because the vector instruction is inserted in the location of the pair's
2972   // second member).
2973   void BBVectorize::fuseChosenPairs(BasicBlock &BB,
2974              std::vector<Value *> &PairableInsts,
2975              DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
2976              DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
2977              DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
2978              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
2979              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairDeps) {
2980     LLVMContext& Context = BB.getContext();
2981
2982     // During the vectorization process, the order of the pairs to be fused
2983     // could be flipped. So we'll add each pair, flipped, into the ChosenPairs
2984     // list. After a pair is fused, the flipped pair is removed from the list.
2985     DenseSet<ValuePair> FlippedPairs;
2986     for (DenseMap<Value *, Value *>::iterator P = ChosenPairs.begin(),
2987          E = ChosenPairs.end(); P != E; ++P)
2988       FlippedPairs.insert(ValuePair(P->second, P->first));
2989     for (DenseSet<ValuePair>::iterator P = FlippedPairs.begin(),
2990          E = FlippedPairs.end(); P != E; ++P)
2991       ChosenPairs.insert(*P);
2992
2993     DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > LoadMoveSet;
2994     DenseSet<ValuePair> LoadMoveSetPairs;
2995     collectLoadMoveSet(BB, PairableInsts, ChosenPairs,
2996                        LoadMoveSet, LoadMoveSetPairs);
2997
2998     DEBUG(dbgs() << "BBV: initial: \n" << BB << "\n");
2999
3000     for (BasicBlock::iterator PI = BB.getFirstInsertionPt(); PI != BB.end();) {
3001       DenseMap<Value *, Value *>::iterator P = ChosenPairs.find(PI);
3002       if (P == ChosenPairs.end()) {
3003         ++PI;
3004         continue;
3005       }
3006
3007       if (getDepthFactor(P->first) == 0) {
3008         // These instructions are not really fused, but are tracked as though
3009         // they are. Any case in which it would be interesting to fuse them
3010         // will be taken care of by InstCombine.
3011         --NumFusedOps;
3012         ++PI;
3013         continue;
3014       }
3015
3016       Instruction *I = cast<Instruction>(P->first),
3017         *J = cast<Instruction>(P->second);
3018
3019       DEBUG(dbgs() << "BBV: fusing: " << *I <<
3020              " <-> " << *J << "\n");
3021
3022       // Remove the pair and flipped pair from the list.
3023       DenseMap<Value *, Value *>::iterator FP = ChosenPairs.find(P->second);
3024       assert(FP != ChosenPairs.end() && "Flipped pair not found in list");
3025       ChosenPairs.erase(FP);
3026       ChosenPairs.erase(P);
3027
3028       if (!canMoveUsesOfIAfterJ(BB, LoadMoveSetPairs, I, J)) {
3029         DEBUG(dbgs() << "BBV: fusion of: " << *I <<
3030                " <-> " << *J <<
3031                " aborted because of non-trivial dependency cycle\n");
3032         --NumFusedOps;
3033         ++PI;
3034         continue;
3035       }
3036
3037       // If the pair must have the other order, then flip it.
3038       bool FlipPairOrder = FixedOrderPairs.count(ValuePair(J, I));
3039       if (!FlipPairOrder && !FixedOrderPairs.count(ValuePair(I, J))) {
3040         // This pair does not have a fixed order, and so we might want to
3041         // flip it if that will yield fewer shuffles. We count the number
3042         // of dependencies connected via swaps, and those directly connected,
3043         // and flip the order if the number of swaps is greater.
3044         bool OrigOrder = true;
3045         DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator IJ =
3046           ConnectedPairDeps.find(ValuePair(I, J));
3047         if (IJ == ConnectedPairDeps.end()) {
3048           IJ = ConnectedPairDeps.find(ValuePair(J, I));
3049           OrigOrder = false;
3050         }
3051
3052         if (IJ != ConnectedPairDeps.end()) {
3053           unsigned NumDepsDirect = 0, NumDepsSwap = 0;
3054           for (std::vector<ValuePair>::iterator T = IJ->second.begin(),
3055                TE = IJ->second.end(); T != TE; ++T) {
3056             VPPair Q(IJ->first, *T);
3057             DenseMap<VPPair, unsigned>::iterator R =
3058               PairConnectionTypes.find(VPPair(Q.second, Q.first));
3059             assert(R != PairConnectionTypes.end() &&
3060                    "Cannot find pair connection type");
3061             if (R->second == PairConnectionDirect)
3062               ++NumDepsDirect;
3063             else if (R->second == PairConnectionSwap)
3064               ++NumDepsSwap;
3065           }
3066
3067           if (!OrigOrder)
3068             std::swap(NumDepsDirect, NumDepsSwap);
3069
3070           if (NumDepsSwap > NumDepsDirect) {
3071             FlipPairOrder = true;
3072             DEBUG(dbgs() << "BBV: reordering pair: " << *I <<
3073                             " <-> " << *J << "\n");
3074           }
3075         }
3076       }
3077
3078       Instruction *L = I, *H = J;
3079       if (FlipPairOrder)
3080         std::swap(H, L);
3081
3082       // If the pair being fused uses the opposite order from that in the pair
3083       // connection map, then we need to flip the types.
3084       DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator HL =
3085         ConnectedPairs.find(ValuePair(H, L));
3086       if (HL != ConnectedPairs.end())
3087         for (std::vector<ValuePair>::iterator T = HL->second.begin(),
3088              TE = HL->second.end(); T != TE; ++T) {
3089           VPPair Q(HL->first, *T);
3090           DenseMap<VPPair, unsigned>::iterator R = PairConnectionTypes.find(Q);
3091           assert(R != PairConnectionTypes.end() &&
3092                  "Cannot find pair connection type");
3093           if (R->second == PairConnectionDirect)
3094             R->second = PairConnectionSwap;
3095           else if (R->second == PairConnectionSwap)
3096             R->second = PairConnectionDirect;
3097         }
3098
3099       bool LBeforeH = !FlipPairOrder;
3100       unsigned NumOperands = I->getNumOperands();
3101       SmallVector<Value *, 3> ReplacedOperands(NumOperands);
3102       getReplacementInputsForPair(Context, L, H, ReplacedOperands,
3103                                   LBeforeH);
3104
3105       // Make a copy of the original operation, change its type to the vector
3106       // type and replace its operands with the vector operands.
3107       Instruction *K = L->clone();
3108       if (L->hasName())
3109         K->takeName(L);
3110       else if (H->hasName())
3111         K->takeName(H);
3112
3113       if (!isa<StoreInst>(K))
3114         K->mutateType(getVecTypeForPair(L->getType(), H->getType()));
3115
3116       unsigned KnownIDs[] = {
3117         LLVMContext::MD_tbaa,
3118         LLVMContext::MD_alias_scope,
3119         LLVMContext::MD_noalias,
3120         LLVMContext::MD_fpmath
3121       };
3122       combineMetadata(K, H, KnownIDs);
3123       K->intersectOptionalDataWith(H);
3124
3125       for (unsigned o = 0; o < NumOperands; ++o)
3126         K->setOperand(o, ReplacedOperands[o]);
3127
3128       K->insertAfter(J);
3129
3130       // Instruction insertion point:
3131       Instruction *InsertionPt = K;
3132       Instruction *K1 = nullptr, *K2 = nullptr;
3133       replaceOutputsOfPair(Context, L, H, K, InsertionPt, K1, K2);
3134
3135       // The use dag of the first original instruction must be moved to after
3136       // the location of the second instruction. The entire use dag of the
3137       // first instruction is disjoint from the input dag of the second
3138       // (by definition), and so commutes with it.
3139
3140       moveUsesOfIAfterJ(BB, LoadMoveSetPairs, InsertionPt, I, J);
3141
3142       if (!isa<StoreInst>(I)) {
3143         L->replaceAllUsesWith(K1);
3144         H->replaceAllUsesWith(K2);
3145         AA->replaceWithNewValue(L, K1);
3146         AA->replaceWithNewValue(H, K2);
3147       }
3148
3149       // Instructions that may read from memory may be in the load move set.
3150       // Once an instruction is fused, we no longer need its move set, and so
3151       // the values of the map never need to be updated. However, when a load
3152       // is fused, we need to merge the entries from both instructions in the
3153       // pair in case those instructions were in the move set of some other
3154       // yet-to-be-fused pair. The loads in question are the keys of the map.
3155       if (I->mayReadFromMemory()) {
3156         std::vector<ValuePair> NewSetMembers;
3157         DenseMap<Value *, std::vector<Value *> >::iterator II =
3158           LoadMoveSet.find(I);
3159         if (II != LoadMoveSet.end())
3160           for (std::vector<Value *>::iterator N = II->second.begin(),
3161                NE = II->second.end(); N != NE; ++N)
3162             NewSetMembers.push_back(ValuePair(K, *N));
3163         DenseMap<Value *, std::vector<Value *> >::iterator JJ =
3164           LoadMoveSet.find(J);
3165         if (JJ != LoadMoveSet.end())
3166           for (std::vector<Value *>::iterator N = JJ->second.begin(),
3167                NE = JJ->second.end(); N != NE; ++N)
3168             NewSetMembers.push_back(ValuePair(K, *N));
3169         for (std::vector<ValuePair>::iterator A = NewSetMembers.begin(),
3170              AE = NewSetMembers.end(); A != AE; ++A) {
3171           LoadMoveSet[A->first].push_back(A->second);
3172           LoadMoveSetPairs.insert(*A);
3173         }
3174       }
3175
3176       // Before removing I, set the iterator to the next instruction.
3177       PI = std::next(BasicBlock::iterator(I));
3178       if (cast<Instruction>(PI) == J)
3179         ++PI;
3180
3181       SE->forgetValue(I);
3182       SE->forgetValue(J);
3183       I->eraseFromParent();
3184       J->eraseFromParent();
3185
3186       DEBUG(if (PrintAfterEveryPair) dbgs() << "BBV: block is now: \n" <<
3187                                                BB << "\n");
3188     }
3189
3190     DEBUG(dbgs() << "BBV: final: \n" << BB << "\n");
3191   }
3192 }
3193
3194 char BBVectorize::ID = 0;
3195 static const char bb_vectorize_name[] = "Basic-Block Vectorization";
3196 INITIALIZE_PASS_BEGIN(BBVectorize, BBV_NAME, bb_vectorize_name, false, false)
3197 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
3198 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(TargetTransformInfo)
3199 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
3200 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ScalarEvolution)
3201 INITIALIZE_PASS_END(BBVectorize, BBV_NAME, bb_vectorize_name, false, false)
3202
3203 BasicBlockPass *llvm::createBBVectorizePass(const VectorizeConfig &C) {
3204   return new BBVectorize(C);
3205 }
3206
3207 bool
3208 llvm::vectorizeBasicBlock(Pass *P, BasicBlock &BB, const VectorizeConfig &C) {
3209   BBVectorize BBVectorizer(P, C);
3210   return BBVectorizer.vectorizeBB(BB);
3211 }
3212
3213 //===----------------------------------------------------------------------===//
3214 VectorizeConfig::VectorizeConfig() {
3215   VectorBits = ::VectorBits;
3216   VectorizeBools = !::NoBools;
3217   VectorizeInts = !::NoInts;
3218   VectorizeFloats = !::NoFloats;
3219   VectorizePointers = !::NoPointers;
3220   VectorizeCasts = !::NoCasts;
3221   VectorizeMath = !::NoMath;
3222   VectorizeBitManipulations = !::NoBitManipulation;
3223   VectorizeFMA = !::NoFMA;
3224   VectorizeSelect = !::NoSelect;
3225   VectorizeCmp = !::NoCmp;
3226   VectorizeGEP = !::NoGEP;
3227   VectorizeMemOps = !::NoMemOps;
3228   AlignedOnly = ::AlignedOnly;
3229   ReqChainDepth= ::ReqChainDepth;
3230   SearchLimit = ::SearchLimit;
3231   MaxCandPairsForCycleCheck = ::MaxCandPairsForCycleCheck;
3232   SplatBreaksChain = ::SplatBreaksChain;
3233   MaxInsts = ::MaxInsts;
3234   MaxPairs = ::MaxPairs;
3235   MaxIter = ::MaxIter;
3236   Pow2LenOnly = ::Pow2LenOnly;
3237   NoMemOpBoost = ::NoMemOpBoost;
3238   FastDep = ::FastDep;
3239 }