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/Module.h"
  43 #include "llvm/IR/Type.h"
  44 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
  45 #include "llvm/Pass.h"
  46 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  47 #include "llvm/Support/Debug.h"
  48 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  49 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
  50 #include <algorithm>
  51 using namespace llvm;
  52
  53 #define DEBUG_TYPE BBV_NAME
  54
  55 static cl::opt<bool>
  56 IgnoreTargetInfo("bb-vectorize-ignore-target-info",  cl::init(false),
  57   cl::Hidden, cl::desc("Ignore target information"));
  58
  59 static cl::opt<unsigned>
  60 ReqChainDepth("bb-vectorize-req-chain-depth", cl::init(6), cl::Hidden,
  61   cl::desc("The required chain depth for vectorization"));
  62
  63 static cl::opt<bool>
  64 UseChainDepthWithTI("bb-vectorize-use-chain-depth",  cl::init(false),
  65   cl::Hidden, cl::desc("Use the chain depth requirement with"
  66                        " target information"));
  67
  68 static cl::opt<unsigned>
  69 SearchLimit("bb-vectorize-search-limit", cl::init(400), cl::Hidden,
  70   cl::desc("The maximum search distance for instruction pairs"));
  71
  72 static cl::opt<bool>
  73 SplatBreaksChain("bb-vectorize-splat-breaks-chain", cl::init(false), cl::Hidden,
  74   cl::desc("Replicating one element to a pair breaks the chain"));
  75
  76 static cl::opt<unsigned>
  77 VectorBits("bb-vectorize-vector-bits", cl::init(128), cl::Hidden,
  78   cl::desc("The size of the native vector registers"));
  79
  80 static cl::opt<unsigned>
  81 MaxIter("bb-vectorize-max-iter", cl::init(0), cl::Hidden,
  82   cl::desc("The maximum number of pairing iterations"));
  83
  84 static cl::opt<bool>
  85 Pow2LenOnly("bb-vectorize-pow2-len-only", cl::init(false), cl::Hidden,
  86   cl::desc("Don't try to form non-2^n-length vectors"));
  87
  88 static cl::opt<unsigned>
  89 MaxInsts("bb-vectorize-max-instr-per-group", cl::init(500), cl::Hidden,
  90   cl::desc("The maximum number of pairable instructions per group"));
  91
  92 static cl::opt<unsigned>
  93 MaxPairs("bb-vectorize-max-pairs-per-group", cl::init(3000), cl::Hidden,
  94   cl::desc("The maximum number of candidate instruction pairs per group"));
  95
  96 static cl::opt<unsigned>
  97 MaxCandPairsForCycleCheck("bb-vectorize-max-cycle-check-pairs", cl::init(200),
  98   cl::Hidden, cl::desc("The maximum number of candidate pairs with which to use"
  99                        " a full cycle check"));
 100
 101 static cl::opt<bool>
 102 NoBools("bb-vectorize-no-bools", cl::init(false), cl::Hidden,
 103   cl::desc("Don't try to vectorize boolean (i1) values"));
 104
 105 static cl::opt<bool>
 106 NoInts("bb-vectorize-no-ints", cl::init(false), cl::Hidden,
 107   cl::desc("Don't try to vectorize integer values"));
 108
 109 static cl::opt<bool>
 110 NoFloats("bb-vectorize-no-floats", cl::init(false), cl::Hidden,
 111   cl::desc("Don't try to vectorize floating-point values"));
 112
 113 // FIXME: This should default to false once pointer vector support works.
 114 static cl::opt<bool>
 115 NoPointers("bb-vectorize-no-pointers", cl::init(/*false*/ true), cl::Hidden,
 116   cl::desc("Don't try to vectorize pointer values"));
 117
 118 static cl::opt<bool>
 119 NoCasts("bb-vectorize-no-casts", cl::init(false), cl::Hidden,
 120   cl::desc("Don't try to vectorize casting (conversion) operations"));
 121
 122 static cl::opt<bool>
 123 NoMath("bb-vectorize-no-math", cl::init(false), cl::Hidden,
 124   cl::desc("Don't try to vectorize floating-point math intrinsics"));
 125
 126 static cl::opt<bool>
 127   NoBitManipulation("bb-vectorize-no-bitmanip", cl::init(false), cl::Hidden,
 128   cl::desc("Don't try to vectorize BitManipulation intrinsics"));
 129
 130 static cl::opt<bool>
 131 NoFMA("bb-vectorize-no-fma", cl::init(false), cl::Hidden,
 132   cl::desc("Don't try to vectorize the fused-multiply-add intrinsic"));
 133
 134 static cl::opt<bool>
 135 NoSelect("bb-vectorize-no-select", cl::init(false), cl::Hidden,
 136   cl::desc("Don't try to vectorize select instructions"));
 137
 138 static cl::opt<bool>
 139 NoCmp("bb-vectorize-no-cmp", cl::init(false), cl::Hidden,
 140   cl::desc("Don't try to vectorize comparison instructions"));
 141
 142 static cl::opt<bool>
 143 NoGEP("bb-vectorize-no-gep", cl::init(false), cl::Hidden,
 144   cl::desc("Don't try to vectorize getelementptr instructions"));
 145
 146 static cl::opt<bool>
 147 NoMemOps("bb-vectorize-no-mem-ops", cl::init(false), cl::Hidden,
 148   cl::desc("Don't try to vectorize loads and stores"));
 149
 150 static cl::opt<bool>
 151 AlignedOnly("bb-vectorize-aligned-only", cl::init(false), cl::Hidden,
 152   cl::desc("Only generate aligned loads and stores"));
 153
 154 static cl::opt<bool>
 155 NoMemOpBoost("bb-vectorize-no-mem-op-boost",
 156   cl::init(false), cl::Hidden,
 157   cl::desc("Don't boost the chain-depth contribution of loads and stores"));
 158
 159 static cl::opt<bool>
 160 FastDep("bb-vectorize-fast-dep", cl::init(false), cl::Hidden,
 161   cl::desc("Use a fast instruction dependency analysis"));
 162
 163 #ifndef NDEBUG
 164 static cl::opt<bool>
 165 DebugInstructionExamination("bb-vectorize-debug-instruction-examination",
 166   cl::init(false), cl::Hidden,
 167   cl::desc("When debugging is enabled, output information on the"
 168            " instruction-examination process"));
 169 static cl::opt<bool>
 170 DebugCandidateSelection("bb-vectorize-debug-candidate-selection",
 171   cl::init(false), cl::Hidden,
 172   cl::desc("When debugging is enabled, output information on the"
 173            " candidate-selection process"));
 174 static cl::opt<bool>
 175 DebugPairSelection("bb-vectorize-debug-pair-selection",
 176   cl::init(false), cl::Hidden,
 177   cl::desc("When debugging is enabled, output information on the"
 178            " pair-selection process"));
 179 static cl::opt<bool>
 180 DebugCycleCheck("bb-vectorize-debug-cycle-check",
 181   cl::init(false), cl::Hidden,
 182   cl::desc("When debugging is enabled, output information on the"
 183            " cycle-checking process"));
 184
 185 static cl::opt<bool>
 186 PrintAfterEveryPair("bb-vectorize-debug-print-after-every-pair",
 187   cl::init(false), cl::Hidden,
 188   cl::desc("When debugging is enabled, dump the basic block after"
 189            " every pair is fused"));
 190 #endif
 191
 192 STATISTIC(NumFusedOps, "Number of operations fused by bb-vectorize");
 193
 194 namespace {
 195   struct BBVectorize : public BasicBlockPass {
 196     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
 197
 198     const VectorizeConfig Config;
 199
 200     BBVectorize(const VectorizeConfig &C = VectorizeConfig())
 201       : BasicBlockPass(ID), Config(C) {
 202       initializeBBVectorizePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
 203     }
 204
 205     BBVectorize(Pass *P, Function &F, const VectorizeConfig &C)
 206       : BasicBlockPass(ID), Config(C) {
 207       AA = &P->getAnalysis<AliasAnalysis>();
 208       DT = &P->getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
 209       SE = &P->getAnalysis<ScalarEvolution>();
 210       DL = &F.getParent()->getDataLayout();
 211       TTI = IgnoreTargetInfo
 212                 ? nullptr
 213                 : &P->getAnalysis<TargetTransformInfoWrapperPass>().getTTI(F);
 214     }
 215
 216     typedef std::pair<Value *, Value *> ValuePair;
 217     typedef std::pair<ValuePair, int> ValuePairWithCost;
 218     typedef std::pair<ValuePair, size_t> ValuePairWithDepth;
 219     typedef std::pair<ValuePair, ValuePair> VPPair; // A ValuePair pair
 220     typedef std::pair<VPPair, unsigned> VPPairWithType;
 221
 222     AliasAnalysis *AA;
 223     DominatorTree *DT;
 224     ScalarEvolution *SE;
 225     const DataLayout *DL;
 226     const TargetTransformInfo *TTI;
 227
 228     // FIXME: const correct?
 229
 230     bool vectorizePairs(BasicBlock &BB, bool NonPow2Len = false);
 231
 232     bool getCandidatePairs(BasicBlock &BB,
 233                        BasicBlock::iterator &Start,
 234                        DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 235                        DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
 236                        DenseMap<ValuePair, int> &CandidatePairCostSavings,
 237                        std::vector<Value *> &PairableInsts, bool NonPow2Len);
 238
 239     // FIXME: The current implementation does not account for pairs that
 240     // are connected in multiple ways. For example:
 241     //   C1 = A1 / A2; C2 = A2 / A1 (which may be both direct and a swap)
 242     enum PairConnectionType {
 243       PairConnectionDirect,
 244       PairConnectionSwap,
 245       PairConnectionSplat
 246     };
 247
 248     void computeConnectedPairs(
 249              DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 250              DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
 251              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 252              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 253              DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes);
 254
 255     void buildDepMap(BasicBlock &BB,
 256              DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 257              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 258              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers);
 259
 260     void choosePairs(DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 261              DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
 262              DenseMap<ValuePair, int> &CandidatePairCostSavings,
 263              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 264              DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
 265              DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
 266              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 267              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairDeps,
 268              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
 269              DenseMap<Value *, Value *>& ChosenPairs);
 270
 271     void fuseChosenPairs(BasicBlock &BB,
 272              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 273              DenseMap<Value *, Value *>& ChosenPairs,
 274              DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
 275              DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
 276              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 277              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairDeps);
 278
 279
 280     bool isInstVectorizable(Instruction *I, bool &IsSimpleLoadStore);
 281
 282     bool areInstsCompatible(Instruction *I, Instruction *J,
 283                        bool IsSimpleLoadStore, bool NonPow2Len,
 284                        int &CostSavings, int &FixedOrder);
 285
 286     bool trackUsesOfI(DenseSet<Value *> &Users,
 287                       AliasSetTracker &WriteSet, Instruction *I,
 288                       Instruction *J, bool UpdateUsers = true,
 289                       DenseSet<ValuePair> *LoadMoveSetPairs = nullptr);
 290
 291   void computePairsConnectedTo(
 292              DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 293              DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
 294              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 295              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 296              DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
 297              ValuePair P);
 298
 299     bool pairsConflict(ValuePair P, ValuePair Q,
 300              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
 301              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >
 302                *PairableInstUserMap = nullptr,
 303              DenseSet<VPPair> *PairableInstUserPairSet = nullptr);
 304
 305     bool pairWillFormCycle(ValuePair P,
 306              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &PairableInstUsers,
 307              DenseSet<ValuePair> &CurrentPairs);
 308
 309     void pruneDAGFor(
 310              DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 311              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 312              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 313              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
 314              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &PairableInstUserMap,
 315              DenseSet<VPPair> &PairableInstUserPairSet,
 316              DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
 317              DenseMap<ValuePair, size_t> &DAG,
 318              DenseSet<ValuePair> &PrunedDAG, ValuePair J,
 319              bool UseCycleCheck);
 320
 321     void buildInitialDAGFor(
 322              DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 323              DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
 324              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 325              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 326              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
 327              DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
 328              DenseMap<ValuePair, size_t> &DAG, ValuePair J);
 329
 330     void findBestDAGFor(
 331              DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
 332              DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
 333              DenseMap<ValuePair, int> &CandidatePairCostSavings,
 334              std::vector<Value *> &PairableInsts,
 335              DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
 336              DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
 337              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
 338              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairDeps,
 339              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
 340              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &PairableInstUserMap,
 341              DenseSet<VPPair> &PairableInstUserPairSet,
 342              DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
 343              DenseSet<ValuePair> &BestDAG, size_t &BestMaxDepth,
 344              int &BestEffSize, Value *II, std::vector<Value *>&JJ,
 345              bool UseCycleCheck);
 346
 347     Value *getReplacementPointerInput(LLVMContext& Context, Instruction *I,
 348                      Instruction *J, unsigned o);
 349
 350     void fillNewShuffleMask(LLVMContext& Context, Instruction *J,
 351                      unsigned MaskOffset, unsigned NumInElem,
 352                      unsigned NumInElem1, unsigned IdxOffset,
 353                      std::vector<Constant*> &Mask);
 354
 355     Value *getReplacementShuffleMask(LLVMContext& Context, Instruction *I,
 356                      Instruction *J);
 357
 358     bool expandIEChain(LLVMContext& Context, Instruction *I, Instruction *J,
 359                        unsigned o, Value *&LOp, unsigned numElemL,
 360                        Type *ArgTypeL, Type *ArgTypeR, bool IBeforeJ,
 361                        unsigned IdxOff = 0);
 362
 363     Value *getReplacementInput(LLVMContext& Context, Instruction *I,
 364                      Instruction *J, unsigned o, bool IBeforeJ);
 365
 366     void getReplacementInputsForPair(LLVMContext& Context, Instruction *I,
 367                      Instruction *J, SmallVectorImpl<Value *> &ReplacedOperands,
 368                      bool IBeforeJ);
 369
 370     void replaceOutputsOfPair(LLVMContext& Context, Instruction *I,
 371                      Instruction *J, Instruction *K,
 372                      Instruction *&InsertionPt, Instruction *&K1,
 373                      Instruction *&K2);
 374
 375     void collectPairLoadMoveSet(BasicBlock &BB,
 376                      DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
 377                      DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &LoadMoveSet,
 378                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs,
 379                      Instruction *I);
 380
 381     void collectLoadMoveSet(BasicBlock &BB,
 382                      std::vector<Value *> &PairableInsts,
 383                      DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
 384                      DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &LoadMoveSet,
 385                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs);
 386
 387     bool canMoveUsesOfIAfterJ(BasicBlock &BB,
 388                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs,
 389                      Instruction *I, Instruction *J);
 390
 391     void moveUsesOfIAfterJ(BasicBlock &BB,
 392                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs,
 393                      Instruction *&InsertionPt,
 394                      Instruction *I, Instruction *J);
 395
 396     bool vectorizeBB(BasicBlock &BB) {
 397       if (skipOptnoneFunction(BB))
 398         return false;
 399       if (!DT->isReachableFromEntry(&BB)) {
 400         DEBUG(dbgs() << "BBV: skipping unreachable " << BB.getName() <<
 401               " in " << BB.getParent()->getName() << "\n");
 402         return false;
 403       }
 404
 405       DEBUG(if (TTI) dbgs() << "BBV: using target information\n");
 406
 407       bool changed = false;
 408       // Iterate a sufficient number of times to merge types of size 1 bit,
 409       // then 2 bits, then 4, etc. up to half of the target vector width of the
 410       // target vector register.
 411       unsigned n = 1;
 412       for (unsigned v = 2;
 413            (TTI || v <= Config.VectorBits) &&
 414            (!Config.MaxIter || n <= Config.MaxIter);
 415            v *= 2, ++n) {
 416         DEBUG(dbgs() << "BBV: fusing loop #" << n <<
 417               " for " << BB.getName() << " in " <<
 418               BB.getParent()->getName() << "...\n");
 419         if (vectorizePairs(BB))
 420           changed = true;
 421         else
 422           break;
 423       }
 424
 425       if (changed && !Pow2LenOnly) {
 426         ++n;
 427         for (; !Config.MaxIter || n <= Config.MaxIter; ++n) {
 428           DEBUG(dbgs() << "BBV: fusing for non-2^n-length vectors loop #: " <<
 429                 n << " for " << BB.getName() << " in " <<
 430                 BB.getParent()->getName() << "...\n");
 431           if (!vectorizePairs(BB, true)) break;
 432         }
 433       }
 434
 435       DEBUG(dbgs() << "BBV: done!\n");
 436       return changed;
 437     }
 438
 439     bool runOnBasicBlock(BasicBlock &BB) override {
 440       // OptimizeNone check deferred to vectorizeBB().
 441
 442       AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
 443       DT = &getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
 444       SE = &getAnalysis<ScalarEvolution>();
 445       DL = &BB.getModule()->getDataLayout();
 446       TTI = IgnoreTargetInfo
 447                 ? nullptr
 448                 : &getAnalysis<TargetTransformInfoWrapperPass>().getTTI(
 449                       *BB.getParent());
 450
 451       return vectorizeBB(BB);
 452     }
 453
 454     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
 455       BasicBlockPass::getAnalysisUsage(AU);
 456       AU.addRequired<AliasAnalysis>();
 457       AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
 458       AU.addRequired<ScalarEvolution>();
 459       AU.addRequired<TargetTransformInfoWrapperPass>();
 460       AU.addPreserved<AliasAnalysis>();
 461       AU.addPreserved<DominatorTreeWrapperPass>();
 462       AU.addPreserved<ScalarEvolution>();
 463       AU.setPreservesCFG();
 464     }
 465
 466     static inline VectorType *getVecTypeForPair(Type *ElemTy, Type *Elem2Ty) {
 467       assert(ElemTy->getScalarType() == Elem2Ty->getScalarType() &&
 468              "Cannot form vector from incompatible scalar types");
 469       Type *STy = ElemTy->getScalarType();
 470
 471       unsigned numElem;
 472       if (VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(ElemTy)) {
 473         numElem = VTy->getNumElements();
 474       } else {
 475         numElem = 1;
 476       }
 477
 478       if (VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(Elem2Ty)) {
 479         numElem += VTy->getNumElements();
 480       } else {
 481         numElem += 1;
 482       }
 483
 484       return VectorType::get(STy, numElem);
 485     }
 486
 487     static inline void getInstructionTypes(Instruction *I,
 488                                            Type *&T1, Type *&T2) {
 489       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
 490         // For stores, it is the value type, not the pointer type that matters
 491         // because the value is what will come from a vector register.
 492
 493         Value *IVal = SI->getValueOperand();
 494         T1 = IVal->getType();
 495       } else {
 496         T1 = I->getType();
 497       }
 498
 499       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I))
 500         T2 = CI->getSrcTy();
 501       else
 502         T2 = T1;
 503
 504       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(I)) {
 505         T2 = SI->getCondition()->getType();
 506       } else if (ShuffleVectorInst *SI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
 507         T2 = SI->getOperand(0)->getType();
 508       } else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I)) {
 509         T2 = CI->getOperand(0)->getType();
 510       }
 511     }
 512
 513     // Returns the weight associated with the provided value. A chain of
 514     // candidate pairs has a length given by the sum of the weights of its
 515     // members (one weight per pair; the weight of each member of the pair
 516     // is assumed to be the same). This length is then compared to the
 517     // chain-length threshold to determine if a given chain is significant
 518     // enough to be vectorized. The length is also used in comparing
 519     // candidate chains where longer chains are considered to be better.
 520     // Note: when this function returns 0, the resulting instructions are
 521     // not actually fused.
 522     inline size_t getDepthFactor(Value *V) {
 523       // InsertElement and ExtractElement have a depth factor of zero. This is
 524       // for two reasons: First, they cannot be usefully fused. Second, because
 525       // the pass generates a lot of these, they can confuse the simple metric
 526       // used to compare the dags in the next iteration. Thus, giving them a
 527       // weight of zero allows the pass to essentially ignore them in
 528       // subsequent iterations when looking for vectorization opportunities
 529       // while still tracking dependency chains that flow through those
 530       // instructions.
 531       if (isa<InsertElementInst>(V) || isa<ExtractElementInst>(V))
 532         return 0;
 533
 534       // Give a load or store half of the required depth so that load/store
 535       // pairs will vectorize.
 536       if (!Config.NoMemOpBoost && (isa<LoadInst>(V) || isa<StoreInst>(V)))
 537         return Config.ReqChainDepth/2;
 538
 539       return 1;
 540     }
 541
 542     // Returns the cost of the provided instruction using TTI.
 543     // This does not handle loads and stores.
 544     unsigned getInstrCost(unsigned Opcode, Type *T1, Type *T2,
 545                           TargetTransformInfo::OperandValueKind Op1VK =
 546                               TargetTransformInfo::OK_AnyValue,
 547                           TargetTransformInfo::OperandValueKind Op2VK =
 548                               TargetTransformInfo::OK_AnyValue) {
 549       switch (Opcode) {
 550       default: break;
 551       case Instruction::GetElementPtr:
 552         // We mark this instruction as zero-cost because scalar GEPs are usually
 553         // lowered to the instruction addressing mode. At the moment we don't
 554         // generate vector GEPs.
 555         return 0;
 556       case Instruction::Br:
 557         return TTI->getCFInstrCost(Opcode);
 558       case Instruction::PHI:
 559         return 0;
 560       case Instruction::Add:
 561       case Instruction::FAdd:
 562       case Instruction::Sub:
 563       case Instruction::FSub:
 564       case Instruction::Mul:
 565       case Instruction::FMul:
 566       case Instruction::UDiv:
 567       case Instruction::SDiv:
 568       case Instruction::FDiv:
 569       case Instruction::URem:
 570       case Instruction::SRem:
 571       case Instruction::FRem:
 572       case Instruction::Shl:
 573       case Instruction::LShr:
 574       case Instruction::AShr:
 575       case Instruction::And:
 576       case Instruction::Or:
 577       case Instruction::Xor:
 578         return TTI->getArithmeticInstrCost(Opcode, T1, Op1VK, Op2VK);
 579       case Instruction::Select:
 580       case Instruction::ICmp:
 581       case Instruction::FCmp:
 582         return TTI->getCmpSelInstrCost(Opcode, T1, T2);
 583       case Instruction::ZExt:
 584       case Instruction::SExt:
 585       case Instruction::FPToUI:
 586       case Instruction::FPToSI:
 587       case Instruction::FPExt:
 588       case Instruction::PtrToInt:
 589       case Instruction::IntToPtr:
 590       case Instruction::SIToFP:
 591       case Instruction::UIToFP:
 592       case Instruction::Trunc:
 593       case Instruction::FPTrunc:
 594       case Instruction::BitCast:
 595       case Instruction::ShuffleVector:
 596         return TTI->getCastInstrCost(Opcode, T1, T2);
 597       }
 598
 599       return 1;
 600     }
 601
 602     // This determines the relative offset of two loads or stores, returning
 603     // true if the offset could be determined to be some constant value.
 604     // For example, if OffsetInElmts == 1, then J accesses the memory directly
 605     // after I; if OffsetInElmts == -1 then I accesses the memory
 606     // directly after J.
 607     bool getPairPtrInfo(Instruction *I, Instruction *J,
 608         Value *&IPtr, Value *&JPtr, unsigned &IAlignment, unsigned &JAlignment,
 609         unsigned &IAddressSpace, unsigned &JAddressSpace,
 610         int64_t &OffsetInElmts, bool ComputeOffset = true) {
 611       OffsetInElmts = 0;
 612       if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
 613         LoadInst *LJ = cast<LoadInst>(J);
 614         IPtr = LI->getPointerOperand();
 615         JPtr = LJ->getPointerOperand();
 616         IAlignment = LI->getAlignment();
 617         JAlignment = LJ->getAlignment();
 618         IAddressSpace = LI->getPointerAddressSpace();
 619         JAddressSpace = LJ->getPointerAddressSpace();
 620       } else {
 621         StoreInst *SI = cast<StoreInst>(I), *SJ = cast<StoreInst>(J);
 622         IPtr = SI->getPointerOperand();
 623         JPtr = SJ->getPointerOperand();
 624         IAlignment = SI->getAlignment();
 625         JAlignment = SJ->getAlignment();
 626         IAddressSpace = SI->getPointerAddressSpace();
 627         JAddressSpace = SJ->getPointerAddressSpace();
 628       }
 629
 630       if (!ComputeOffset)
 631         return true;
 632
 633       const SCEV *IPtrSCEV = SE->getSCEV(IPtr);
 634       const SCEV *JPtrSCEV = SE->getSCEV(JPtr);
 635
 636       // If this is a trivial offset, then we'll get something like
 637       // 1*sizeof(type). With target data, which we need anyway, this will get
 638       // constant folded into a number.
 639       const SCEV *OffsetSCEV = SE->getMinusSCEV(JPtrSCEV, IPtrSCEV);
 640       if (const SCEVConstant *ConstOffSCEV =
 641             dyn_cast<SCEVConstant>(OffsetSCEV)) {
 642         ConstantInt *IntOff = ConstOffSCEV->getValue();
 643         int64_t Offset = IntOff->getSExtValue();
 644
 645         Type *VTy = IPtr->getType()->getPointerElementType();
 646         int64_t VTyTSS = (int64_t) DL->getTypeStoreSize(VTy);
 647
 648         Type *VTy2 = JPtr->getType()->getPointerElementType();
 649         if (VTy != VTy2 && Offset < 0) {
 650           int64_t VTy2TSS = (int64_t) DL->getTypeStoreSize(VTy2);
 651           OffsetInElmts = Offset/VTy2TSS;
 652           return (abs64(Offset) % VTy2TSS) == 0;
 653         }
 654
 655         OffsetInElmts = Offset/VTyTSS;
 656         return (abs64(Offset) % VTyTSS) == 0;
 657       }
 658
 659       return false;
 660     }
 661
 662     // Returns true if the provided CallInst represents an intrinsic that can
 663     // be vectorized.
 664     bool isVectorizableIntrinsic(CallInst* I) {
 665       Function *F = I->getCalledFunction();
 666       if (!F) return false;
 667
 668       Intrinsic::ID IID = (Intrinsic::ID) F->getIntrinsicID();
 669       if (!IID) return false;
 670
 671       switch(IID) {
 672       default:
 673         return false;
 674       case Intrinsic::sqrt:
 675       case Intrinsic::powi:
 676       case Intrinsic::sin:
 677       case Intrinsic::cos:
 678       case Intrinsic::log:
 679       case Intrinsic::log2:
 680       case Intrinsic::log10:
 681       case Intrinsic::exp:
 682       case Intrinsic::exp2:
 683       case Intrinsic::pow:
 684       case Intrinsic::round:
 685       case Intrinsic::copysign:
 686       case Intrinsic::ceil:
 687       case Intrinsic::nearbyint:
 688       case Intrinsic::rint:
 689       case Intrinsic::trunc:
 690       case Intrinsic::floor:
 691       case Intrinsic::fabs:
 692       case Intrinsic::minnum:
 693       case Intrinsic::maxnum:
 694         return Config.VectorizeMath;
 695       case Intrinsic::bswap:
 696       case Intrinsic::ctpop:
 697       case Intrinsic::ctlz:
 698       case Intrinsic::cttz:
 699         return Config.VectorizeBitManipulations;
 700       case Intrinsic::fma:
 701       case Intrinsic::fmuladd:
 702         return Config.VectorizeFMA;
 703       }
 704     }
 705
 706     bool isPureIEChain(InsertElementInst *IE) {
 707       InsertElementInst *IENext = IE;
 708       do {
 709         if (!isa<UndefValue>(IENext->getOperand(0)) &&
 710             !isa<InsertElementInst>(IENext->getOperand(0))) {
 711           return false;
 712         }
 713       } while ((IENext =
 714                  dyn_cast<InsertElementInst>(IENext->getOperand(0))));
 715
 716       return true;
 717     }
 718   };
 719
 720   // This function implements one vectorization iteration on the provided
 721   // basic block. It returns true if the block is changed.
 722   bool BBVectorize::vectorizePairs(BasicBlock &BB, bool NonPow2Len) {
 723     bool ShouldContinue;
 724     BasicBlock::iterator Start = BB.getFirstInsertionPt();
 725
 726     std::vector<Value *> AllPairableInsts;
 727     DenseMap<Value *, Value *> AllChosenPairs;
 728     DenseSet<ValuePair> AllFixedOrderPairs;
 729     DenseMap<VPPair, unsigned> AllPairConnectionTypes;
 730     DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > AllConnectedPairs,
 731                                                  AllConnectedPairDeps;
 732
 733     do {
 734       std::vector<Value *> PairableInsts;
 735       DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > CandidatePairs;
 736       DenseSet<ValuePair> FixedOrderPairs;
 737       DenseMap<ValuePair, int> CandidatePairCostSavings;
 738       ShouldContinue = getCandidatePairs(BB, Start, CandidatePairs,
 739                                          FixedOrderPairs,
 740                                          CandidatePairCostSavings,
 741                                          PairableInsts, NonPow2Len);
 742       if (PairableInsts.empty()) continue;
 743
 744       // Build the candidate pair set for faster lookups.
 745       DenseSet<ValuePair> CandidatePairsSet;
 746       for (DenseMap<Value *, std::vector<Value *> >::iterator I =
 747            CandidatePairs.begin(), E = CandidatePairs.end(); I != E; ++I)
 748         for (std::vector<Value *>::iterator J = I->second.begin(),
 749              JE = I->second.end(); J != JE; ++J)
 750           CandidatePairsSet.insert(ValuePair(I->first, *J));
 751
 752       // Now we have a map of all of the pairable instructions and we need to
 753       // select the best possible pairing. A good pairing is one such that the
 754       // users of the pair are also paired. This defines a (directed) forest
 755       // over the pairs such that two pairs are connected iff the second pair
 756       // uses the first.
 757
 758       // Note that it only matters that both members of the second pair use some
 759       // element of the first pair (to allow for splatting).
 760
 761       DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > ConnectedPairs,
 762                                                    ConnectedPairDeps;
 763       DenseMap<VPPair, unsigned> PairConnectionTypes;
 764       computeConnectedPairs(CandidatePairs, CandidatePairsSet,
 765                             PairableInsts, ConnectedPairs, PairConnectionTypes);
 766       if (ConnectedPairs.empty()) continue;
 767
 768       for (DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator
 769            I = ConnectedPairs.begin(), IE = ConnectedPairs.end();
 770            I != IE; ++I)
 771         for (std::vector<ValuePair>::iterator J = I->second.begin(),
 772              JE = I->second.end(); J != JE; ++J)
 773           ConnectedPairDeps[*J].push_back(I->first);
 774
 775       // Build the pairable-instruction dependency map
 776       DenseSet<ValuePair> PairableInstUsers;
 777       buildDepMap(BB, CandidatePairs, PairableInsts, PairableInstUsers);
 778
 779       // There is now a graph of the connected pairs. For each variable, pick
 780       // the pairing with the largest dag meeting the depth requirement on at
 781       // least one branch. Then select all pairings that are part of that dag
 782       // and remove them from the list of available pairings and pairable
 783       // variables.
 784
 785       DenseMap<Value *, Value *> ChosenPairs;
 786       choosePairs(CandidatePairs, CandidatePairsSet,
 787         CandidatePairCostSavings,
 788         PairableInsts, FixedOrderPairs, PairConnectionTypes,
 789         ConnectedPairs, ConnectedPairDeps,
 790         PairableInstUsers, ChosenPairs);
 791
 792       if (ChosenPairs.empty()) continue;
 793       AllPairableInsts.insert(AllPairableInsts.end(), PairableInsts.begin(),
 794                               PairableInsts.end());
 795       AllChosenPairs.insert(ChosenPairs.begin(), ChosenPairs.end());
 796
 797       // Only for the chosen pairs, propagate information on fixed-order pairs,
 798       // pair connections, and their types to the data structures used by the
 799       // pair fusion procedures.
 800       for (DenseMap<Value *, Value *>::iterator I = ChosenPairs.begin(),
 801            IE = ChosenPairs.end(); I != IE; ++I) {
 802         if (FixedOrderPairs.count(*I))
 803           AllFixedOrderPairs.insert(*I);
 804         else if (FixedOrderPairs.count(ValuePair(I->second, I->first)))
 805           AllFixedOrderPairs.insert(ValuePair(I->second, I->first));
 806
 807         for (DenseMap<Value *, Value *>::iterator J = ChosenPairs.begin();
 808              J != IE; ++J) {
 809           DenseMap<VPPair, unsigned>::iterator K =
 810             PairConnectionTypes.find(VPPair(*I, *J));
 811           if (K != PairConnectionTypes.end()) {
 812             AllPairConnectionTypes.insert(*K);
 813           } else {
 814             K = PairConnectionTypes.find(VPPair(*J, *I));
 815             if (K != PairConnectionTypes.end())
 816               AllPairConnectionTypes.insert(*K);
 817           }
 818         }
 819       }
 820
 821       for (DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator
 822            I = ConnectedPairs.begin(), IE = ConnectedPairs.end();
 823            I != IE; ++I)
 824         for (std::vector<ValuePair>::iterator J = I->second.begin(),
 825           JE = I->second.end(); J != JE; ++J)
 826           if (AllPairConnectionTypes.count(VPPair(I->first, *J))) {
 827             AllConnectedPairs[I->first].push_back(*J);
 828             AllConnectedPairDeps[*J].push_back(I->first);
 829           }
 830     } while (ShouldContinue);
 831
 832     if (AllChosenPairs.empty()) return false;
 833     NumFusedOps += AllChosenPairs.size();
 834
 835     // A set of pairs has now been selected. It is now necessary to replace the
 836     // paired instructions with vector instructions. For this procedure each
 837     // operand must be replaced with a vector operand. This vector is formed
 838     // by using build_vector on the old operands. The replaced values are then
 839     // replaced with a vector_extract on the result.  Subsequent optimization
 840     // passes should coalesce the build/extract combinations.
 841
 842     fuseChosenPairs(BB, AllPairableInsts, AllChosenPairs, AllFixedOrderPairs,
 843                     AllPairConnectionTypes,
 844                     AllConnectedPairs, AllConnectedPairDeps);
 845
 846     // It is important to cleanup here so that future iterations of this
 847     // function have less work to do.
 848     (void) SimplifyInstructionsInBlock(&BB, DL, AA->getTargetLibraryInfo());
 849     return true;
 850   }
 851
 852   // This function returns true if the provided instruction is capable of being
 853   // fused into a vector instruction. This determination is based only on the
 854   // type and other attributes of the instruction.
 855   bool BBVectorize::isInstVectorizable(Instruction *I,
 856                                          bool &IsSimpleLoadStore) {
 857     IsSimpleLoadStore = false;
 858
 859     if (CallInst *C = dyn_cast<CallInst>(I)) {
 860       if (!isVectorizableIntrinsic(C))
 861         return false;
 862     } else if (LoadInst *L = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
 863       // Vectorize simple loads if possbile:
 864       IsSimpleLoadStore = L->isSimple();
 865       if (!IsSimpleLoadStore || !Config.VectorizeMemOps)
 866         return false;
 867     } else if (StoreInst *S = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
 868       // Vectorize simple stores if possbile:
 869       IsSimpleLoadStore = S->isSimple();
 870       if (!IsSimpleLoadStore || !Config.VectorizeMemOps)
 871         return false;
 872     } else if (CastInst *C = dyn_cast<CastInst>(I)) {
 873       // We can vectorize casts, but not casts of pointer types, etc.
 874       if (!Config.VectorizeCasts)
 875         return false;
 876
 877       Type *SrcTy = C->getSrcTy();
 878       if (!SrcTy->isSingleValueType())
 879         return false;
 880
 881       Type *DestTy = C->getDestTy();
 882       if (!DestTy->isSingleValueType())
 883         return false;
 884     } else if (isa<SelectInst>(I)) {
 885       if (!Config.VectorizeSelect)
 886         return false;
 887     } else if (isa<CmpInst>(I)) {
 888       if (!Config.VectorizeCmp)
 889         return false;
 890     } else if (GetElementPtrInst *G = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
 891       if (!Config.VectorizeGEP)
 892         return false;
 893
 894       // Currently, vector GEPs exist only with one index.
 895       if (G->getNumIndices() != 1)
 896         return false;
 897     } else if (!(I->isBinaryOp() || isa<ShuffleVectorInst>(I) ||
 898         isa<ExtractElementInst>(I) || isa<InsertElementInst>(I))) {
 899       return false;
 900     }
 901
 902     // We can't vectorize memory operations without target data
 903     if (!DL && IsSimpleLoadStore)
 904       return false;
 905
 906     Type *T1, *T2;
 907     getInstructionTypes(I, T1, T2);
 908
 909     // Not every type can be vectorized...
 910     if (!(VectorType::isValidElementType(T1) || T1->isVectorTy()) ||
 911         !(VectorType::isValidElementType(T2) || T2->isVectorTy()))
 912       return false;
 913
 914     if (T1->getScalarSizeInBits() == 1) {
 915       if (!Config.VectorizeBools)
 916         return false;
 917     } else {
 918       if (!Config.VectorizeInts && T1->isIntOrIntVectorTy())
 919         return false;
 920     }
 921
 922     if (T2->getScalarSizeInBits() == 1) {
 923       if (!Config.VectorizeBools)
 924         return false;
 925     } else {
 926       if (!Config.VectorizeInts && T2->isIntOrIntVectorTy())
 927         return false;
 928     }
 929
 930     if (!Config.VectorizeFloats
 931         && (T1->isFPOrFPVectorTy() || T2->isFPOrFPVectorTy()))
 932       return false;
 933
 934     // Don't vectorize target-specific types.
 935     if (T1->isX86_FP80Ty() || T1->isPPC_FP128Ty() || T1->isX86_MMXTy())
 936       return false;
 937     if (T2->isX86_FP80Ty() || T2->isPPC_FP128Ty() || T2->isX86_MMXTy())
 938       return false;
 939
 940     if ((!Config.VectorizePointers || !DL) &&
 941         (T1->getScalarType()->isPointerTy() ||
 942          T2->getScalarType()->isPointerTy()))
 943       return false;
 944
 945     if (!TTI && (T1->getPrimitiveSizeInBits() >= Config.VectorBits ||
 946                  T2->getPrimitiveSizeInBits() >= Config.VectorBits))
 947       return false;
 948
 949     return true;
 950   }
 951
 952   // This function returns true if the two provided instructions are compatible
 953   // (meaning that they can be fused into a vector instruction). This assumes
 954   // that I has already been determined to be vectorizable and that J is not
 955   // in the use dag of I.
 956   bool BBVectorize::areInstsCompatible(Instruction *I, Instruction *J,
 957                        bool IsSimpleLoadStore, bool NonPow2Len,
 958                        int &CostSavings, int &FixedOrder) {
 959     DEBUG(if (DebugInstructionExamination) dbgs() << "BBV: looking at " << *I <<
 960                      " <-> " << *J << "\n");
 961
 962     CostSavings = 0;
 963     FixedOrder = 0;
 964
 965     // Loads and stores can be merged if they have different alignments,
 966     // but are otherwise the same.
 967     if (!J->isSameOperationAs(I, Instruction::CompareIgnoringAlignment |
 968                       (NonPow2Len ? Instruction::CompareUsingScalarTypes : 0)))
 969       return false;
 970
 971     Type *IT1, *IT2, *JT1, *JT2;
 972     getInstructionTypes(I, IT1, IT2);
 973     getInstructionTypes(J, JT1, JT2);
 974     unsigned MaxTypeBits = std::max(
 975       IT1->getPrimitiveSizeInBits() + JT1->getPrimitiveSizeInBits(),
 976       IT2->getPrimitiveSizeInBits() + JT2->getPrimitiveSizeInBits());
 977     if (!TTI && MaxTypeBits > Config.VectorBits)
 978       return false;
 979
 980     // FIXME: handle addsub-type operations!
 981
 982     if (IsSimpleLoadStore) {
 983       Value *IPtr, *JPtr;
 984       unsigned IAlignment, JAlignment, IAddressSpace, JAddressSpace;
 985       int64_t OffsetInElmts = 0;
 986       if (getPairPtrInfo(I, J, IPtr, JPtr, IAlignment, JAlignment,
 987             IAddressSpace, JAddressSpace,
 988             OffsetInElmts) && abs64(OffsetInElmts) == 1) {
 989         FixedOrder = (int) OffsetInElmts;
 990         unsigned BottomAlignment = IAlignment;
 991         if (OffsetInElmts < 0) BottomAlignment = JAlignment;
 992
 993         Type *aTypeI = isa<StoreInst>(I) ?
 994           cast<StoreInst>(I)->getValueOperand()->getType() : I->getType();
 995         Type *aTypeJ = isa<StoreInst>(J) ?
 996           cast<StoreInst>(J)->getValueOperand()->getType() : J->getType();
 997         Type *VType = getVecTypeForPair(aTypeI, aTypeJ);
 998
 999         if (Config.AlignedOnly) {
1000           // An aligned load or store is possible only if the instruction
1001           // with the lower offset has an alignment suitable for the
1002           // vector type.
1003
1004           unsigned VecAlignment = DL->getPrefTypeAlignment(VType);
1005           if (BottomAlignment < VecAlignment)
1006             return false;
1007         }
1008
1009         if (TTI) {
1010           unsigned ICost = TTI->getMemoryOpCost(I->getOpcode(), aTypeI,
1011                                                 IAlignment, IAddressSpace);
1012           unsigned JCost = TTI->getMemoryOpCost(J->getOpcode(), aTypeJ,
1013                                                 JAlignment, JAddressSpace);
1014           unsigned VCost = TTI->getMemoryOpCost(I->getOpcode(), VType,
1015                                                 BottomAlignment,
1016                                                 IAddressSpace);
1017
1018           ICost += TTI->getAddressComputationCost(aTypeI);
1019           JCost += TTI->getAddressComputationCost(aTypeJ);
1020           VCost += TTI->getAddressComputationCost(VType);
1021
1022           if (VCost > ICost + JCost)
1023             return false;
1024
1025           // We don't want to fuse to a type that will be split, even
1026           // if the two input types will also be split and there is no other
1027           // associated cost.
1028           unsigned VParts = TTI->getNumberOfParts(VType);
1029           if (VParts > 1)
1030             return false;
1031           else if (!VParts && VCost == ICost + JCost)
1032             return false;
1033
1034           CostSavings = ICost + JCost - VCost;
1035         }
1036       } else {
1037         return false;
1038       }
1039     } else if (TTI) {
1040       unsigned ICost = getInstrCost(I->getOpcode(), IT1, IT2);
1041       unsigned JCost = getInstrCost(J->getOpcode(), JT1, JT2);
1042       Type *VT1 = getVecTypeForPair(IT1, JT1),
1043            *VT2 = getVecTypeForPair(IT2, JT2);
1044       TargetTransformInfo::OperandValueKind Op1VK =
1045           TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
1046       TargetTransformInfo::OperandValueKind Op2VK =
1047           TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
1048
1049       // On some targets (example X86) the cost of a vector shift may vary
1050       // depending on whether the second operand is a Uniform or
1051       // NonUniform Constant.
1052       switch (I->getOpcode()) {
1053       default : break;
1054       case Instruction::Shl:
1055       case Instruction::LShr:
1056       case Instruction::AShr:
1057
1058         // If both I and J are scalar shifts by constant, then the
1059         // merged vector shift count would be either a constant splat value
1060         // or a non-uniform vector of constants.
1061         if (ConstantInt *CII = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1062           if (ConstantInt *CIJ = dyn_cast<ConstantInt>(J->getOperand(1)))
1063             Op2VK = CII == CIJ ? TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue :
1064                                TargetTransformInfo::OK_NonUniformConstantValue;
1065         } else {
1066           // Check for a splat of a constant or for a non uniform vector
1067           // of constants.
1068           Value *IOp = I->getOperand(1);
1069           Value *JOp = J->getOperand(1);
1070           if ((isa<ConstantVector>(IOp) || isa<ConstantDataVector>(IOp)) &&
1071               (isa<ConstantVector>(JOp) || isa<ConstantDataVector>(JOp))) {
1072             Op2VK = TargetTransformInfo::OK_NonUniformConstantValue;
1073             Constant *SplatValue = cast<Constant>(IOp)->getSplatValue();
1074             if (SplatValue != nullptr &&
1075                 SplatValue == cast<Constant>(JOp)->getSplatValue())
1076               Op2VK = TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue;
1077           }
1078         }
1079       }
1080
1081       // Note that this procedure is incorrect for insert and extract element
1082       // instructions (because combining these often results in a shuffle),
1083       // but this cost is ignored (because insert and extract element
1084       // instructions are assigned a zero depth factor and are not really
1085       // fused in general).
1086       unsigned VCost = getInstrCost(I->getOpcode(), VT1, VT2, Op1VK, Op2VK);
1087
1088       if (VCost > ICost + JCost)
1089         return false;
1090
1091       // We don't want to fuse to a type that will be split, even
1092       // if the two input types will also be split and there is no other
1093       // associated cost.
1094       unsigned VParts1 = TTI->getNumberOfParts(VT1),
1095                VParts2 = TTI->getNumberOfParts(VT2);
1096       if (VParts1 > 1 || VParts2 > 1)
1097         return false;
1098       else if ((!VParts1 || !VParts2) && VCost == ICost + JCost)
1099         return false;
1100
1101       CostSavings = ICost + JCost - VCost;
1102     }
1103
1104     // The powi,ctlz,cttz intrinsics are special because only the first
1105     // argument is vectorized, the second arguments must be equal.
1106     CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I);
1107     Function *FI;
1108     if (CI && (FI = CI->getCalledFunction())) {
1109       Intrinsic::ID IID = (Intrinsic::ID) FI->getIntrinsicID();
1110       if (IID == Intrinsic::powi || IID == Intrinsic::ctlz ||
1111           IID == Intrinsic::cttz) {
1112         Value *A1I = CI->getArgOperand(1),
1113               *A1J = cast<CallInst>(J)->getArgOperand(1);
1114         const SCEV *A1ISCEV = SE->getSCEV(A1I),
1115                    *A1JSCEV = SE->getSCEV(A1J);
1116         return (A1ISCEV == A1JSCEV);
1117       }
1118
1119       if (IID && TTI) {
1120         SmallVector<Type*, 4> Tys;
1121         for (unsigned i = 0, ie = CI->getNumArgOperands(); i != ie; ++i)
1122           Tys.push_back(CI->getArgOperand(i)->getType());
1123         unsigned ICost = TTI->getIntrinsicInstrCost(IID, IT1, Tys);
1124
1125         Tys.clear();
1126         CallInst *CJ = cast<CallInst>(J);
1127         for (unsigned i = 0, ie = CJ->getNumArgOperands(); i != ie; ++i)
1128           Tys.push_back(CJ->getArgOperand(i)->getType());
1129         unsigned JCost = TTI->getIntrinsicInstrCost(IID, JT1, Tys);
1130
1131         Tys.clear();
1132         assert(CI->getNumArgOperands() == CJ->getNumArgOperands() &&
1133                "Intrinsic argument counts differ");
1134         for (unsigned i = 0, ie = CI->getNumArgOperands(); i != ie; ++i) {
1135           if ((IID == Intrinsic::powi || IID == Intrinsic::ctlz ||
1136                IID == Intrinsic::cttz) && i == 1)
1137             Tys.push_back(CI->getArgOperand(i)->getType());
1138           else
1139             Tys.push_back(getVecTypeForPair(CI->getArgOperand(i)->getType(),
1140                                             CJ->getArgOperand(i)->getType()));
1141         }
1142
1143         Type *RetTy = getVecTypeForPair(IT1, JT1);
1144         unsigned VCost = TTI->getIntrinsicInstrCost(IID, RetTy, Tys);
1145
1146         if (VCost > ICost + JCost)
1147           return false;
1148
1149         // We don't want to fuse to a type that will be split, even
1150         // if the two input types will also be split and there is no other
1151         // associated cost.
1152         unsigned RetParts = TTI->getNumberOfParts(RetTy);
1153         if (RetParts > 1)
1154           return false;
1155         else if (!RetParts && VCost == ICost + JCost)
1156           return false;
1157
1158         for (unsigned i = 0, ie = CI->getNumArgOperands(); i != ie; ++i) {
1159           if (!Tys[i]->isVectorTy())
1160             continue;
1161
1162           unsigned NumParts = TTI->getNumberOfParts(Tys[i]);
1163           if (NumParts > 1)
1164             return false;
1165           else if (!NumParts && VCost == ICost + JCost)
1166             return false;
1167         }
1168
1169         CostSavings = ICost + JCost - VCost;
1170       }
1171     }
1172
1173     return true;
1174   }
1175
1176   // Figure out whether or not J uses I and update the users and write-set
1177   // structures associated with I. Specifically, Users represents the set of
1178   // instructions that depend on I. WriteSet represents the set
1179   // of memory locations that are dependent on I. If UpdateUsers is true,
1180   // and J uses I, then Users is updated to contain J and WriteSet is updated
1181   // to contain any memory locations to which J writes. The function returns
1182   // true if J uses I. By default, alias analysis is used to determine
1183   // whether J reads from memory that overlaps with a location in WriteSet.
1184   // If LoadMoveSet is not null, then it is a previously-computed map
1185   // where the key is the memory-based user instruction and the value is
1186   // the instruction to be compared with I. So, if LoadMoveSet is provided,
1187   // then the alias analysis is not used. This is necessary because this
1188   // function is called during the process of moving instructions during
1189   // vectorization and the results of the alias analysis are not stable during
1190   // that process.
1191   bool BBVectorize::trackUsesOfI(DenseSet<Value *> &Users,
1192                        AliasSetTracker &WriteSet, Instruction *I,
1193                        Instruction *J, bool UpdateUsers,
1194                        DenseSet<ValuePair> *LoadMoveSetPairs) {
1195     bool UsesI = false;
1196
1197     // This instruction may already be marked as a user due, for example, to
1198     // being a member of a selected pair.
1199     if (Users.count(J))
1200       UsesI = true;
1201
1202     if (!UsesI)
1203       for (User::op_iterator JU = J->op_begin(), JE = J->op_end();
1204            JU != JE; ++JU) {
1205         Value *V = *JU;
1206         if (I == V || Users.count(V)) {
1207           UsesI = true;
1208           break;
1209         }
1210       }
1211     if (!UsesI && J->mayReadFromMemory()) {
1212       if (LoadMoveSetPairs) {
1213         UsesI = LoadMoveSetPairs->count(ValuePair(J, I));
1214       } else {
1215         for (AliasSetTracker::iterator W = WriteSet.begin(),
1216              WE = WriteSet.end(); W != WE; ++W) {
1217           if (W->aliasesUnknownInst(J, *AA)) {
1218             UsesI = true;
1219             break;
1220           }
1221         }
1222       }
1223     }
1224
1225     if (UsesI && UpdateUsers) {
1226       if (J->mayWriteToMemory()) WriteSet.add(J);
1227       Users.insert(J);
1228     }
1229
1230     return UsesI;
1231   }
1232
1233   // This function iterates over all instruction pairs in the provided
1234   // basic block and collects all candidate pairs for vectorization.
1235   bool BBVectorize::getCandidatePairs(BasicBlock &BB,
1236                        BasicBlock::iterator &Start,
1237                        DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1238                        DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
1239                        DenseMap<ValuePair, int> &CandidatePairCostSavings,
1240                        std::vector<Value *> &PairableInsts, bool NonPow2Len) {
1241     size_t TotalPairs = 0;
1242     BasicBlock::iterator E = BB.end();
1243     if (Start == E) return false;
1244
1245     bool ShouldContinue = false, IAfterStart = false;
1246     for (BasicBlock::iterator I = Start++; I != E; ++I) {
1247       if (I == Start) IAfterStart = true;
1248
1249       bool IsSimpleLoadStore;
1250       if (!isInstVectorizable(I, IsSimpleLoadStore)) continue;
1251
1252       // Look for an instruction with which to pair instruction *I...
1253       DenseSet<Value *> Users;
1254       AliasSetTracker WriteSet(*AA);
1255       if (I->mayWriteToMemory()) WriteSet.add(I);
1256
1257       bool JAfterStart = IAfterStart;
1258       BasicBlock::iterator J = std::next(I);
1259       for (unsigned ss = 0; J != E && ss <= Config.SearchLimit; ++J, ++ss) {
1260         if (J == Start) JAfterStart = true;
1261
1262         // Determine if J uses I, if so, exit the loop.
1263         bool UsesI = trackUsesOfI(Users, WriteSet, I, J, !Config.FastDep);
1264         if (Config.FastDep) {
1265           // Note: For this heuristic to be effective, independent operations
1266           // must tend to be intermixed. This is likely to be true from some
1267           // kinds of grouped loop unrolling (but not the generic LLVM pass),
1268           // but otherwise may require some kind of reordering pass.
1269
1270           // When using fast dependency analysis,
1271           // stop searching after first use:
1272           if (UsesI) break;
1273         } else {
1274           if (UsesI) continue;
1275         }
1276
1277         // J does not use I, and comes before the first use of I, so it can be
1278         // merged with I if the instructions are compatible.
1279         int CostSavings, FixedOrder;
1280         if (!areInstsCompatible(I, J, IsSimpleLoadStore, NonPow2Len,
1281             CostSavings, FixedOrder)) continue;
1282
1283         // J is a candidate for merging with I.
1284         if (PairableInsts.empty() ||
1285              PairableInsts[PairableInsts.size()-1] != I) {
1286           PairableInsts.push_back(I);
1287         }
1288
1289         CandidatePairs[I].push_back(J);
1290         ++TotalPairs;
1291         if (TTI)
1292           CandidatePairCostSavings.insert(ValuePairWithCost(ValuePair(I, J),
1293                                                             CostSavings));
1294
1295         if (FixedOrder == 1)
1296           FixedOrderPairs.insert(ValuePair(I, J));
1297         else if (FixedOrder == -1)
1298           FixedOrderPairs.insert(ValuePair(J, I));
1299
1300         // The next call to this function must start after the last instruction
1301         // selected during this invocation.
1302         if (JAfterStart) {
1303           Start = std::next(J);
1304           IAfterStart = JAfterStart = false;
1305         }
1306
1307         DEBUG(if (DebugCandidateSelection) dbgs() << "BBV: candidate pair "
1308                      << *I << " <-> " << *J << " (cost savings: " <<
1309                      CostSavings << ")\n");
1310
1311         // If we have already found too many pairs, break here and this function
1312         // will be called again starting after the last instruction selected
1313         // during this invocation.
1314         if (PairableInsts.size() >= Config.MaxInsts ||
1315             TotalPairs >= Config.MaxPairs) {
1316           ShouldContinue = true;
1317           break;
1318         }
1319       }
1320
1321       if (ShouldContinue)
1322         break;
1323     }
1324
1325     DEBUG(dbgs() << "BBV: found " << PairableInsts.size()
1326            << " instructions with candidate pairs\n");
1327
1328     return ShouldContinue;
1329   }
1330
1331   // Finds candidate pairs connected to the pair P = <PI, PJ>. This means that
1332   // it looks for pairs such that both members have an input which is an
1333   // output of PI or PJ.
1334   void BBVectorize::computePairsConnectedTo(
1335                   DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1336                   DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
1337                   std::vector<Value *> &PairableInsts,
1338                   DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
1339                   DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
1340                   ValuePair P) {
1341     StoreInst *SI, *SJ;
1342
1343     // For each possible pairing for this variable, look at the uses of
1344     // the first value...
1345     for (Value::user_iterator I = P.first->user_begin(),
1346                               E = P.first->user_end();
1347          I != E; ++I) {
1348       User *UI = *I;
1349       if (isa<LoadInst>(UI)) {
1350         // A pair cannot be connected to a load because the load only takes one
1351         // operand (the address) and it is a scalar even after vectorization.
1352         continue;
1353       } else if ((SI = dyn_cast<StoreInst>(UI)) &&
1354                  P.first == SI->getPointerOperand()) {
1355         // Similarly, a pair cannot be connected to a store through its
1356         // pointer operand.
1357         continue;
1358       }
1359
1360       // For each use of the first variable, look for uses of the second
1361       // variable...
1362       for (User *UJ : P.second->users()) {
1363         if ((SJ = dyn_cast<StoreInst>(UJ)) &&
1364             P.second == SJ->getPointerOperand())
1365           continue;
1366
1367         // Look for <I, J>:
1368         if (CandidatePairsSet.count(ValuePair(UI, UJ))) {
1369           VPPair VP(P, ValuePair(UI, UJ));
1370           ConnectedPairs[VP.first].push_back(VP.second);
1371           PairConnectionTypes.insert(VPPairWithType(VP, PairConnectionDirect));
1372         }
1373
1374         // Look for <J, I>:
1375         if (CandidatePairsSet.count(ValuePair(UJ, UI))) {
1376           VPPair VP(P, ValuePair(UJ, UI));
1377           ConnectedPairs[VP.first].push_back(VP.second);
1378           PairConnectionTypes.insert(VPPairWithType(VP, PairConnectionSwap));
1379         }
1380       }
1381
1382       if (Config.SplatBreaksChain) continue;
1383       // Look for cases where just the first value in the pair is used by
1384       // both members of another pair (splatting).
1385       for (Value::user_iterator J = P.first->user_begin(); J != E; ++J) {
1386         User *UJ = *J;
1387         if ((SJ = dyn_cast<StoreInst>(UJ)) &&
1388             P.first == SJ->getPointerOperand())
1389           continue;
1390
1391         if (CandidatePairsSet.count(ValuePair(UI, UJ))) {
1392           VPPair VP(P, ValuePair(UI, UJ));
1393           ConnectedPairs[VP.first].push_back(VP.second);
1394           PairConnectionTypes.insert(VPPairWithType(VP, PairConnectionSplat));
1395         }
1396       }
1397     }
1398
1399     if (Config.SplatBreaksChain) return;
1400     // Look for cases where just the second value in the pair is used by
1401     // both members of another pair (splatting).
1402     for (Value::user_iterator I = P.second->user_begin(),
1403                               E = P.second->user_end();
1404          I != E; ++I) {
1405       User *UI = *I;
1406       if (isa<LoadInst>(UI))
1407         continue;
1408       else if ((SI = dyn_cast<StoreInst>(UI)) &&
1409                P.second == SI->getPointerOperand())
1410         continue;
1411
1412       for (Value::user_iterator J = P.second->user_begin(); J != E; ++J) {
1413         User *UJ = *J;
1414         if ((SJ = dyn_cast<StoreInst>(UJ)) &&
1415             P.second == SJ->getPointerOperand())
1416           continue;
1417
1418         if (CandidatePairsSet.count(ValuePair(UI, UJ))) {
1419           VPPair VP(P, ValuePair(UI, UJ));
1420           ConnectedPairs[VP.first].push_back(VP.second);
1421           PairConnectionTypes.insert(VPPairWithType(VP, PairConnectionSplat));
1422         }
1423       }
1424     }
1425   }
1426
1427   // This function figures out which pairs are connected.  Two pairs are
1428   // connected if some output of the first pair forms an input to both members
1429   // of the second pair.
1430   void BBVectorize::computeConnectedPairs(
1431                   DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1432                   DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
1433                   std::vector<Value *> &PairableInsts,
1434                   DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
1435                   DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes) {
1436     for (std::vector<Value *>::iterator PI = PairableInsts.begin(),
1437          PE = PairableInsts.end(); PI != PE; ++PI) {
1438       DenseMap<Value *, std::vector<Value *> >::iterator PP =
1439         CandidatePairs.find(*PI);
1440       if (PP == CandidatePairs.end())
1441         continue;
1442
1443       for (std::vector<Value *>::iterator P = PP->second.begin(),
1444            E = PP->second.end(); P != E; ++P)
1445         computePairsConnectedTo(CandidatePairs, CandidatePairsSet,
1446                                 PairableInsts, ConnectedPairs,
1447                                 PairConnectionTypes, ValuePair(*PI, *P));
1448     }
1449
1450     DEBUG(size_t TotalPairs = 0;
1451           for (DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator I =
1452                ConnectedPairs.begin(), IE = ConnectedPairs.end(); I != IE; ++I)
1453             TotalPairs += I->second.size();
1454           dbgs() << "BBV: found " << TotalPairs
1455                  << " pair connections.\n");
1456   }
1457
1458   // This function builds a set of use tuples such that <A, B> is in the set
1459   // if B is in the use dag of A. If B is in the use dag of A, then B
1460   // depends on the output of A.
1461   void BBVectorize::buildDepMap(
1462                       BasicBlock &BB,
1463                       DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1464                       std::vector<Value *> &PairableInsts,
1465                       DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers) {
1466     DenseSet<Value *> IsInPair;
1467     for (DenseMap<Value *, std::vector<Value *> >::iterator C =
1468          CandidatePairs.begin(), E = CandidatePairs.end(); C != E; ++C) {
1469       IsInPair.insert(C->first);
1470       IsInPair.insert(C->second.begin(), C->second.end());
1471     }
1472
1473     // Iterate through the basic block, recording all users of each
1474     // pairable instruction.
1475
1476     BasicBlock::iterator E = BB.end(), EL =
1477       BasicBlock::iterator(cast<Instruction>(PairableInsts.back()));
1478     for (BasicBlock::iterator I = BB.getFirstInsertionPt(); I != E; ++I) {
1479       if (IsInPair.find(I) == IsInPair.end()) continue;
1480
1481       DenseSet<Value *> Users;
1482       AliasSetTracker WriteSet(*AA);
1483       if (I->mayWriteToMemory()) WriteSet.add(I);
1484
1485       for (BasicBlock::iterator J = std::next(I); J != E; ++J) {
1486         (void) trackUsesOfI(Users, WriteSet, I, J);
1487
1488         if (J == EL)
1489           break;
1490       }
1491
1492       for (DenseSet<Value *>::iterator U = Users.begin(), E = Users.end();
1493            U != E; ++U) {
1494         if (IsInPair.find(*U) == IsInPair.end()) continue;
1495         PairableInstUsers.insert(ValuePair(I, *U));
1496       }
1497
1498       if (I == EL)
1499         break;
1500     }
1501   }
1502
1503   // Returns true if an input to pair P is an output of pair Q and also an
1504   // input of pair Q is an output of pair P. If this is the case, then these
1505   // two pairs cannot be simultaneously fused.
1506   bool BBVectorize::pairsConflict(ValuePair P, ValuePair Q,
1507              DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
1508              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > *PairableInstUserMap,
1509              DenseSet<VPPair> *PairableInstUserPairSet) {
1510     // Two pairs are in conflict if they are mutual Users of eachother.
1511     bool QUsesP = PairableInstUsers.count(ValuePair(P.first,  Q.first))  ||
1512                   PairableInstUsers.count(ValuePair(P.first,  Q.second)) ||
1513                   PairableInstUsers.count(ValuePair(P.second, Q.first))  ||
1514                   PairableInstUsers.count(ValuePair(P.second, Q.second));
1515     bool PUsesQ = PairableInstUsers.count(ValuePair(Q.first,  P.first))  ||
1516                   PairableInstUsers.count(ValuePair(Q.first,  P.second)) ||
1517                   PairableInstUsers.count(ValuePair(Q.second, P.first))  ||
1518                   PairableInstUsers.count(ValuePair(Q.second, P.second));
1519     if (PairableInstUserMap) {
1520       // FIXME: The expensive part of the cycle check is not so much the cycle
1521       // check itself but this edge insertion procedure. This needs some
1522       // profiling and probably a different data structure.
1523       if (PUsesQ) {
1524         if (PairableInstUserPairSet->insert(VPPair(Q, P)).second)
1525           (*PairableInstUserMap)[Q].push_back(P);
1526       }
1527       if (QUsesP) {
1528         if (PairableInstUserPairSet->insert(VPPair(P, Q)).second)
1529           (*PairableInstUserMap)[P].push_back(Q);
1530       }
1531     }
1532
1533     return (QUsesP && PUsesQ);
1534   }
1535
1536   // This function walks the use graph of current pairs to see if, starting
1537   // from P, the walk returns to P.
1538   bool BBVectorize::pairWillFormCycle(ValuePair P,
1539              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &PairableInstUserMap,
1540              DenseSet<ValuePair> &CurrentPairs) {
1541     DEBUG(if (DebugCycleCheck)
1542             dbgs() << "BBV: starting cycle check for : " << *P.first << " <-> "
1543                    << *P.second << "\n");
1544     // A lookup table of visisted pairs is kept because the PairableInstUserMap
1545     // contains non-direct associations.
1546     DenseSet<ValuePair> Visited;
1547     SmallVector<ValuePair, 32> Q;
1548     // General depth-first post-order traversal:
1549     Q.push_back(P);
1550     do {
1551       ValuePair QTop = Q.pop_back_val();
1552       Visited.insert(QTop);
1553
1554       DEBUG(if (DebugCycleCheck)
1555               dbgs() << "BBV: cycle check visiting: " << *QTop.first << " <-> "
1556                      << *QTop.second << "\n");
1557       DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator QQ =
1558         PairableInstUserMap.find(QTop);
1559       if (QQ == PairableInstUserMap.end())
1560         continue;
1561
1562       for (std::vector<ValuePair>::iterator C = QQ->second.begin(),
1563            CE = QQ->second.end(); C != CE; ++C) {
1564         if (*C == P) {
1565           DEBUG(dbgs()
1566                  << "BBV: rejected to prevent non-trivial cycle formation: "
1567                  << QTop.first << " <-> " << C->second << "\n");
1568           return true;
1569         }
1570
1571         if (CurrentPairs.count(*C) && !Visited.count(*C))
1572           Q.push_back(*C);
1573       }
1574     } while (!Q.empty());
1575
1576     return false;
1577   }
1578
1579   // This function builds the initial dag of connected pairs with the
1580   // pair J at the root.
1581   void BBVectorize::buildInitialDAGFor(
1582                   DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1583                   DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
1584                   std::vector<Value *> &PairableInsts,
1585                   DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
1586                   DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
1587                   DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
1588                   DenseMap<ValuePair, size_t> &DAG, ValuePair J) {
1589     // Each of these pairs is viewed as the root node of a DAG. The DAG
1590     // is then walked (depth-first). As this happens, we keep track of
1591     // the pairs that compose the DAG and the maximum depth of the DAG.
1592     SmallVector<ValuePairWithDepth, 32> Q;
1593     // General depth-first post-order traversal:
1594     Q.push_back(ValuePairWithDepth(J, getDepthFactor(J.first)));
1595     do {
1596       ValuePairWithDepth QTop = Q.back();
1597
1598       // Push each child onto the queue:
1599       bool MoreChildren = false;
1600       size_t MaxChildDepth = QTop.second;
1601       DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator QQ =
1602         ConnectedPairs.find(QTop.first);
1603       if (QQ != ConnectedPairs.end())
1604         for (std::vector<ValuePair>::iterator k = QQ->second.begin(),
1605              ke = QQ->second.end(); k != ke; ++k) {
1606           // Make sure that this child pair is still a candidate:
1607           if (CandidatePairsSet.count(*k)) {
1608             DenseMap<ValuePair, size_t>::iterator C = DAG.find(*k);
1609             if (C == DAG.end()) {
1610               size_t d = getDepthFactor(k->first);
1611               Q.push_back(ValuePairWithDepth(*k, QTop.second+d));
1612               MoreChildren = true;
1613             } else {
1614               MaxChildDepth = std::max(MaxChildDepth, C->second);
1615             }
1616           }
1617         }
1618
1619       if (!MoreChildren) {
1620         // Record the current pair as part of the DAG:
1621         DAG.insert(ValuePairWithDepth(QTop.first, MaxChildDepth));
1622         Q.pop_back();
1623       }
1624     } while (!Q.empty());
1625   }
1626
1627   // Given some initial dag, prune it by removing conflicting pairs (pairs
1628   // that cannot be simultaneously chosen for vectorization).
1629   void BBVectorize::pruneDAGFor(
1630               DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1631               std::vector<Value *> &PairableInsts,
1632               DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
1633               DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
1634               DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &PairableInstUserMap,
1635               DenseSet<VPPair> &PairableInstUserPairSet,
1636               DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
1637               DenseMap<ValuePair, size_t> &DAG,
1638               DenseSet<ValuePair> &PrunedDAG, ValuePair J,
1639               bool UseCycleCheck) {
1640     SmallVector<ValuePairWithDepth, 32> Q;
1641     // General depth-first post-order traversal:
1642     Q.push_back(ValuePairWithDepth(J, getDepthFactor(J.first)));
1643     do {
1644       ValuePairWithDepth QTop = Q.pop_back_val();
1645       PrunedDAG.insert(QTop.first);
1646
1647       // Visit each child, pruning as necessary...
1648       SmallVector<ValuePairWithDepth, 8> BestChildren;
1649       DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator QQ =
1650         ConnectedPairs.find(QTop.first);
1651       if (QQ == ConnectedPairs.end())
1652         continue;
1653
1654       for (std::vector<ValuePair>::iterator K = QQ->second.begin(),
1655            KE = QQ->second.end(); K != KE; ++K) {
1656         DenseMap<ValuePair, size_t>::iterator C = DAG.find(*K);
1657         if (C == DAG.end()) continue;
1658
1659         // This child is in the DAG, now we need to make sure it is the
1660         // best of any conflicting children. There could be multiple
1661         // conflicting children, so first, determine if we're keeping
1662         // this child, then delete conflicting children as necessary.
1663
1664         // It is also necessary to guard against pairing-induced
1665         // dependencies. Consider instructions a .. x .. y .. b
1666         // such that (a,b) are to be fused and (x,y) are to be fused
1667         // but a is an input to x and b is an output from y. This
1668         // means that y cannot be moved after b but x must be moved
1669         // after b for (a,b) to be fused. In other words, after
1670         // fusing (a,b) we have y .. a/b .. x where y is an input
1671         // to a/b and x is an output to a/b: x and y can no longer
1672         // be legally fused. To prevent this condition, we must
1673         // make sure that a child pair added to the DAG is not
1674         // both an input and output of an already-selected pair.
1675
1676         // Pairing-induced dependencies can also form from more complicated
1677         // cycles. The pair vs. pair conflicts are easy to check, and so
1678         // that is done explicitly for "fast rejection", and because for
1679         // child vs. child conflicts, we may prefer to keep the current
1680         // pair in preference to the already-selected child.
1681         DenseSet<ValuePair> CurrentPairs;
1682
1683         bool CanAdd = true;
1684         for (SmallVectorImpl<ValuePairWithDepth>::iterator C2
1685               = BestChildren.begin(), E2 = BestChildren.end();
1686              C2 != E2; ++C2) {
1687           if (C2->first.first == C->first.first ||
1688               C2->first.first == C->first.second ||
1689               C2->first.second == C->first.first ||
1690               C2->first.second == C->first.second ||
1691               pairsConflict(C2->first, C->first, PairableInstUsers,
1692                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserMap : nullptr,
1693                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserPairSet
1694                                           : nullptr)) {
1695             if (C2->second >= C->second) {
1696               CanAdd = false;
1697               break;
1698             }
1699
1700             CurrentPairs.insert(C2->first);
1701           }
1702         }
1703         if (!CanAdd) continue;
1704
1705         // Even worse, this child could conflict with another node already
1706         // selected for the DAG. If that is the case, ignore this child.
1707         for (DenseSet<ValuePair>::iterator T = PrunedDAG.begin(),
1708              E2 = PrunedDAG.end(); T != E2; ++T) {
1709           if (T->first == C->first.first ||
1710               T->first == C->first.second ||
1711               T->second == C->first.first ||
1712               T->second == C->first.second ||
1713               pairsConflict(*T, C->first, PairableInstUsers,
1714                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserMap : nullptr,
1715                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserPairSet
1716                                           : nullptr)) {
1717             CanAdd = false;
1718             break;
1719           }
1720
1721           CurrentPairs.insert(*T);
1722         }
1723         if (!CanAdd) continue;
1724
1725         // And check the queue too...
1726         for (SmallVectorImpl<ValuePairWithDepth>::iterator C2 = Q.begin(),
1727              E2 = Q.end(); C2 != E2; ++C2) {
1728           if (C2->first.first == C->first.first ||
1729               C2->first.first == C->first.second ||
1730               C2->first.second == C->first.first ||
1731               C2->first.second == C->first.second ||
1732               pairsConflict(C2->first, C->first, PairableInstUsers,
1733                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserMap : nullptr,
1734                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserPairSet
1735                                           : nullptr)) {
1736             CanAdd = false;
1737             break;
1738           }
1739
1740           CurrentPairs.insert(C2->first);
1741         }
1742         if (!CanAdd) continue;
1743
1744         // Last but not least, check for a conflict with any of the
1745         // already-chosen pairs.
1746         for (DenseMap<Value *, Value *>::iterator C2 =
1747               ChosenPairs.begin(), E2 = ChosenPairs.end();
1748              C2 != E2; ++C2) {
1749           if (pairsConflict(*C2, C->first, PairableInstUsers,
1750                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserMap : nullptr,
1751                             UseCycleCheck ? &PairableInstUserPairSet
1752                                           : nullptr)) {
1753             CanAdd = false;
1754             break;
1755           }
1756
1757           CurrentPairs.insert(*C2);
1758         }
1759         if (!CanAdd) continue;
1760
1761         // To check for non-trivial cycles formed by the addition of the
1762         // current pair we've formed a list of all relevant pairs, now use a
1763         // graph walk to check for a cycle. We start from the current pair and
1764         // walk the use dag to see if we again reach the current pair. If we
1765         // do, then the current pair is rejected.
1766
1767         // FIXME: It may be more efficient to use a topological-ordering
1768         // algorithm to improve the cycle check. This should be investigated.
1769         if (UseCycleCheck &&
1770             pairWillFormCycle(C->first, PairableInstUserMap, CurrentPairs))
1771           continue;
1772
1773         // This child can be added, but we may have chosen it in preference
1774         // to an already-selected child. Check for this here, and if a
1775         // conflict is found, then remove the previously-selected child
1776         // before adding this one in its place.
1777         for (SmallVectorImpl<ValuePairWithDepth>::iterator C2
1778               = BestChildren.begin(); C2 != BestChildren.end();) {
1779           if (C2->first.first == C->first.first ||
1780               C2->first.first == C->first.second ||
1781               C2->first.second == C->first.first ||
1782               C2->first.second == C->first.second ||
1783               pairsConflict(C2->first, C->first, PairableInstUsers))
1784             C2 = BestChildren.erase(C2);
1785           else
1786             ++C2;
1787         }
1788
1789         BestChildren.push_back(ValuePairWithDepth(C->first, C->second));
1790       }
1791
1792       for (SmallVectorImpl<ValuePairWithDepth>::iterator C
1793             = BestChildren.begin(), E2 = BestChildren.end();
1794            C != E2; ++C) {
1795         size_t DepthF = getDepthFactor(C->first.first);
1796         Q.push_back(ValuePairWithDepth(C->first, QTop.second+DepthF));
1797       }
1798     } while (!Q.empty());
1799   }
1800
1801   // This function finds the best dag of mututally-compatible connected
1802   // pairs, given the choice of root pairs as an iterator range.
1803   void BBVectorize::findBestDAGFor(
1804               DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
1805               DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
1806               DenseMap<ValuePair, int> &CandidatePairCostSavings,
1807               std::vector<Value *> &PairableInsts,
1808               DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
1809               DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
1810               DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
1811               DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairDeps,
1812               DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
1813               DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &PairableInstUserMap,
1814               DenseSet<VPPair> &PairableInstUserPairSet,
1815               DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
1816               DenseSet<ValuePair> &BestDAG, size_t &BestMaxDepth,
1817               int &BestEffSize, Value *II, std::vector<Value *>&JJ,
1818               bool UseCycleCheck) {
1819     for (std::vector<Value *>::iterator J = JJ.begin(), JE = JJ.end();
1820          J != JE; ++J) {
1821       ValuePair IJ(II, *J);
1822       if (!CandidatePairsSet.count(IJ))
1823         continue;
1824
1825       // Before going any further, make sure that this pair does not
1826       // conflict with any already-selected pairs (see comment below
1827       // near the DAG pruning for more details).
1828       DenseSet<ValuePair> ChosenPairSet;
1829       bool DoesConflict = false;
1830       for (DenseMap<Value *, Value *>::iterator C = ChosenPairs.begin(),
1831            E = ChosenPairs.end(); C != E; ++C) {
1832         if (pairsConflict(*C, IJ, PairableInstUsers,
1833                           UseCycleCheck ? &PairableInstUserMap : nullptr,
1834                           UseCycleCheck ? &PairableInstUserPairSet : nullptr)) {
1835           DoesConflict = true;
1836           break;
1837         }
1838
1839         ChosenPairSet.insert(*C);
1840       }
1841       if (DoesConflict) continue;
1842
1843       if (UseCycleCheck &&
1844           pairWillFormCycle(IJ, PairableInstUserMap, ChosenPairSet))
1845         continue;
1846
1847       DenseMap<ValuePair, size_t> DAG;
1848       buildInitialDAGFor(CandidatePairs, CandidatePairsSet,
1849                           PairableInsts, ConnectedPairs,
1850                           PairableInstUsers, ChosenPairs, DAG, IJ);
1851
1852       // Because we'll keep the child with the largest depth, the largest
1853       // depth is still the same in the unpruned DAG.
1854       size_t MaxDepth = DAG.lookup(IJ);
1855
1856       DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() << "BBV: found DAG for pair {"
1857                    << *IJ.first << " <-> " << *IJ.second << "} of depth " <<
1858                    MaxDepth << " and size " << DAG.size() << "\n");
1859
1860       // At this point the DAG has been constructed, but, may contain
1861       // contradictory children (meaning that different children of
1862       // some dag node may be attempting to fuse the same instruction).
1863       // So now we walk the dag again, in the case of a conflict,
1864       // keep only the child with the largest depth. To break a tie,
1865       // favor the first child.
1866
1867       DenseSet<ValuePair> PrunedDAG;
1868       pruneDAGFor(CandidatePairs, PairableInsts, ConnectedPairs,
1869                    PairableInstUsers, PairableInstUserMap,
1870                    PairableInstUserPairSet,
1871                    ChosenPairs, DAG, PrunedDAG, IJ, UseCycleCheck);
1872
1873       int EffSize = 0;
1874       if (TTI) {
1875         DenseSet<Value *> PrunedDAGInstrs;
1876         for (DenseSet<ValuePair>::iterator S = PrunedDAG.begin(),
1877              E = PrunedDAG.end(); S != E; ++S) {
1878           PrunedDAGInstrs.insert(S->first);
1879           PrunedDAGInstrs.insert(S->second);
1880         }
1881
1882         // The set of pairs that have already contributed to the total cost.
1883         DenseSet<ValuePair> IncomingPairs;
1884
1885         // If the cost model were perfect, this might not be necessary; but we
1886         // need to make sure that we don't get stuck vectorizing our own
1887         // shuffle chains.
1888         bool HasNontrivialInsts = false;
1889
1890         // The node weights represent the cost savings associated with
1891         // fusing the pair of instructions.
1892         for (DenseSet<ValuePair>::iterator S = PrunedDAG.begin(),
1893              E = PrunedDAG.end(); S != E; ++S) {
1894           if (!isa<ShuffleVectorInst>(S->first) &&
1895               !isa<InsertElementInst>(S->first) &&
1896               !isa<ExtractElementInst>(S->first))
1897             HasNontrivialInsts = true;
1898
1899           bool FlipOrder = false;
1900
1901           if (getDepthFactor(S->first)) {
1902             int ESContrib = CandidatePairCostSavings.find(*S)->second;
1903             DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() << "\tweight {"
1904                    << *S->first << " <-> " << *S->second << "} = " <<
1905                    ESContrib << "\n");
1906             EffSize += ESContrib;
1907           }
1908
1909           // The edge weights contribute in a negative sense: they represent
1910           // the cost of shuffles.
1911           DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator SS =
1912             ConnectedPairDeps.find(*S);
1913           if (SS != ConnectedPairDeps.end()) {
1914             unsigned NumDepsDirect = 0, NumDepsSwap = 0;
1915             for (std::vector<ValuePair>::iterator T = SS->second.begin(),
1916                  TE = SS->second.end(); T != TE; ++T) {
1917               VPPair Q(*S, *T);
1918               if (!PrunedDAG.count(Q.second))
1919                 continue;
1920               DenseMap<VPPair, unsigned>::iterator R =
1921                 PairConnectionTypes.find(VPPair(Q.second, Q.first));
1922               assert(R != PairConnectionTypes.end() &&
1923                      "Cannot find pair connection type");
1924               if (R->second == PairConnectionDirect)
1925                 ++NumDepsDirect;
1926               else if (R->second == PairConnectionSwap)
1927                 ++NumDepsSwap;
1928             }
1929
1930             // If there are more swaps than direct connections, then
1931             // the pair order will be flipped during fusion. So the real
1932             // number of swaps is the minimum number.
1933             FlipOrder = !FixedOrderPairs.count(*S) &&
1934               ((NumDepsSwap > NumDepsDirect) ||
1935                 FixedOrderPairs.count(ValuePair(S->second, S->first)));
1936
1937             for (std::vector<ValuePair>::iterator T = SS->second.begin(),
1938                  TE = SS->second.end(); T != TE; ++T) {
1939               VPPair Q(*S, *T);
1940               if (!PrunedDAG.count(Q.second))
1941                 continue;
1942               DenseMap<VPPair, unsigned>::iterator R =
1943                 PairConnectionTypes.find(VPPair(Q.second, Q.first));
1944               assert(R != PairConnectionTypes.end() &&
1945                      "Cannot find pair connection type");
1946               Type *Ty1 = Q.second.first->getType(),
1947                    *Ty2 = Q.second.second->getType();
1948               Type *VTy = getVecTypeForPair(Ty1, Ty2);
1949               if ((R->second == PairConnectionDirect && FlipOrder) ||
1950                   (R->second == PairConnectionSwap && !FlipOrder)  ||
1951                   R->second == PairConnectionSplat) {
1952                 int ESContrib = (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
1953                                                    VTy, VTy);
1954
1955                 if (VTy->getVectorNumElements() == 2) {
1956                   if (R->second == PairConnectionSplat)
1957                     ESContrib = std::min(ESContrib, (int) TTI->getShuffleCost(
1958                       TargetTransformInfo::SK_Broadcast, VTy));
1959                   else
1960                     ESContrib = std::min(ESContrib, (int) TTI->getShuffleCost(
1961                       TargetTransformInfo::SK_Reverse, VTy));
1962                 }
1963
1964                 DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() << "\tcost {" <<
1965                   *Q.second.first << " <-> " << *Q.second.second <<
1966                     "} -> {" <<
1967                   *S->first << " <-> " << *S->second << "} = " <<
1968                    ESContrib << "\n");
1969                 EffSize -= ESContrib;
1970               }
1971             }
1972           }
1973
1974           // Compute the cost of outgoing edges. We assume that edges outgoing
1975           // to shuffles, inserts or extracts can be merged, and so contribute
1976           // no additional cost.
1977           if (!S->first->getType()->isVoidTy()) {
1978             Type *Ty1 = S->first->getType(),
1979                  *Ty2 = S->second->getType();
1980             Type *VTy = getVecTypeForPair(Ty1, Ty2);
1981
1982             bool NeedsExtraction = false;
1983             for (User *U : S->first->users()) {
1984               if (ShuffleVectorInst *SI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(U)) {
1985                 // Shuffle can be folded if it has no other input
1986                 if (isa<UndefValue>(SI->getOperand(1)))
1987                   continue;
1988               }
1989               if (isa<ExtractElementInst>(U))
1990                 continue;
1991               if (PrunedDAGInstrs.count(U))
1992                 continue;
1993               NeedsExtraction = true;
1994               break;
1995             }
1996
1997             if (NeedsExtraction) {
1998               int ESContrib;
1999               if (Ty1->isVectorTy()) {
2000                 ESContrib = (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
2001                                                Ty1, VTy);
2002                 ESContrib = std::min(ESContrib, (int) TTI->getShuffleCost(
2003                   TargetTransformInfo::SK_ExtractSubvector, VTy, 0, Ty1));
2004               } else
2005                 ESContrib = (int) TTI->getVectorInstrCost(
2006                                     Instruction::ExtractElement, VTy, 0);
2007
2008               DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() << "\tcost {" <<
2009                 *S->first << "} = " << ESContrib << "\n");
2010               EffSize -= ESContrib;
2011             }
2012
2013             NeedsExtraction = false;
2014             for (User *U : S->second->users()) {
2015               if (ShuffleVectorInst *SI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(U)) {
2016                 // Shuffle can be folded if it has no other input
2017                 if (isa<UndefValue>(SI->getOperand(1)))
2018                   continue;
2019               }
2020               if (isa<ExtractElementInst>(U))
2021                 continue;
2022               if (PrunedDAGInstrs.count(U))
2023                 continue;
2024               NeedsExtraction = true;
2025               break;
2026             }
2027
2028             if (NeedsExtraction) {
2029               int ESContrib;
2030               if (Ty2->isVectorTy()) {
2031                 ESContrib = (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
2032                                                Ty2, VTy);
2033                 ESContrib = std::min(ESContrib, (int) TTI->getShuffleCost(
2034                   TargetTransformInfo::SK_ExtractSubvector, VTy,
2035                   Ty1->isVectorTy() ? Ty1->getVectorNumElements() : 1, Ty2));
2036               } else
2037                 ESContrib = (int) TTI->getVectorInstrCost(
2038                                     Instruction::ExtractElement, VTy, 1);
2039               DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() << "\tcost {" <<
2040                 *S->second << "} = " << ESContrib << "\n");
2041               EffSize -= ESContrib;
2042             }
2043           }
2044
2045           // Compute the cost of incoming edges.
2046           if (!isa<LoadInst>(S->first) && !isa<StoreInst>(S->first)) {
2047             Instruction *S1 = cast<Instruction>(S->first),
2048                         *S2 = cast<Instruction>(S->second);
2049             for (unsigned o = 0; o < S1->getNumOperands(); ++o) {
2050               Value *O1 = S1->getOperand(o), *O2 = S2->getOperand(o);
2051
2052               // Combining constants into vector constants (or small vector
2053               // constants into larger ones are assumed free).
2054               if (isa<Constant>(O1) && isa<Constant>(O2))
2055                 continue;
2056
2057               if (FlipOrder)
2058                 std::swap(O1, O2);
2059
2060               ValuePair VP  = ValuePair(O1, O2);
2061               ValuePair VPR = ValuePair(O2, O1);
2062
2063               // Internal edges are not handled here.
2064               if (PrunedDAG.count(VP) || PrunedDAG.count(VPR))
2065                 continue;
2066
2067               Type *Ty1 = O1->getType(),
2068                    *Ty2 = O2->getType();
2069               Type *VTy = getVecTypeForPair(Ty1, Ty2);
2070
2071               // Combining vector operations of the same type is also assumed
2072               // folded with other operations.
2073               if (Ty1 == Ty2) {
2074                 // If both are insert elements, then both can be widened.
2075                 InsertElementInst *IEO1 = dyn_cast<InsertElementInst>(O1),
2076                                   *IEO2 = dyn_cast<InsertElementInst>(O2);
2077                 if (IEO1 && IEO2 && isPureIEChain(IEO1) && isPureIEChain(IEO2))
2078                   continue;
2079                 // If both are extract elements, and both have the same input
2080                 // type, then they can be replaced with a shuffle
2081                 ExtractElementInst *EIO1 = dyn_cast<ExtractElementInst>(O1),
2082                                    *EIO2 = dyn_cast<ExtractElementInst>(O2);
2083                 if (EIO1 && EIO2 &&
2084                     EIO1->getOperand(0)->getType() ==
2085                       EIO2->getOperand(0)->getType())
2086                   continue;
2087                 // If both are a shuffle with equal operand types and only two
2088                 // unqiue operands, then they can be replaced with a single
2089                 // shuffle
2090                 ShuffleVectorInst *SIO1 = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(O1),
2091                                   *SIO2 = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(O2);
2092                 if (SIO1 && SIO2 &&
2093                     SIO1->getOperand(0)->getType() ==
2094                       SIO2->getOperand(0)->getType()) {
2095                   SmallSet<Value *, 4> SIOps;
2096                   SIOps.insert(SIO1->getOperand(0));
2097                   SIOps.insert(SIO1->getOperand(1));
2098                   SIOps.insert(SIO2->getOperand(0));
2099                   SIOps.insert(SIO2->getOperand(1));
2100                   if (SIOps.size() <= 2)
2101                     continue;
2102                 }
2103               }
2104
2105               int ESContrib;
2106               // This pair has already been formed.
2107               if (IncomingPairs.count(VP)) {
2108                 continue;
2109               } else if (IncomingPairs.count(VPR)) {
2110                 ESContrib = (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
2111                                                VTy, VTy);
2112
2113                 if (VTy->getVectorNumElements() == 2)
2114                   ESContrib = std::min(ESContrib, (int) TTI->getShuffleCost(
2115                     TargetTransformInfo::SK_Reverse, VTy));
2116               } else if (!Ty1->isVectorTy() && !Ty2->isVectorTy()) {
2117                 ESContrib = (int) TTI->getVectorInstrCost(
2118                                     Instruction::InsertElement, VTy, 0);
2119                 ESContrib += (int) TTI->getVectorInstrCost(
2120                                      Instruction::InsertElement, VTy, 1);
2121               } else if (!Ty1->isVectorTy()) {
2122                 // O1 needs to be inserted into a vector of size O2, and then
2123                 // both need to be shuffled together.
2124                 ESContrib = (int) TTI->getVectorInstrCost(
2125                                     Instruction::InsertElement, Ty2, 0);
2126                 ESContrib += (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
2127                                                 VTy, Ty2);
2128               } else if (!Ty2->isVectorTy()) {
2129                 // O2 needs to be inserted into a vector of size O1, and then
2130                 // both need to be shuffled together.
2131                 ESContrib = (int) TTI->getVectorInstrCost(
2132                                     Instruction::InsertElement, Ty1, 0);
2133                 ESContrib += (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
2134                                                 VTy, Ty1);
2135               } else {
2136                 Type *TyBig = Ty1, *TySmall = Ty2;
2137                 if (Ty2->getVectorNumElements() > Ty1->getVectorNumElements())
2138                   std::swap(TyBig, TySmall);
2139
2140                 ESContrib = (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
2141                                                VTy, TyBig);
2142                 if (TyBig != TySmall)
2143                   ESContrib += (int) getInstrCost(Instruction::ShuffleVector,
2144                                                   TyBig, TySmall);
2145               }
2146
2147               DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() << "\tcost {"
2148                      << *O1 << " <-> " << *O2 << "} = " <<
2149                      ESContrib << "\n");
2150               EffSize -= ESContrib;
2151               IncomingPairs.insert(VP);
2152             }
2153           }
2154         }
2155
2156         if (!HasNontrivialInsts) {
2157           DEBUG(if (DebugPairSelection) dbgs() <<
2158                 "\tNo non-trivial instructions in DAG;"
2159                 " override to zero effective size\n");
2160           EffSize = 0;
2161         }
2162       } else {
2163         for (DenseSet<ValuePair>::iterator S = PrunedDAG.begin(),
2164              E = PrunedDAG.end(); S != E; ++S)
2165           EffSize += (int) getDepthFactor(S->first);
2166       }
2167
2168       DEBUG(if (DebugPairSelection)
2169              dbgs() << "BBV: found pruned DAG for pair {"
2170              << *IJ.first << " <-> " << *IJ.second << "} of depth " <<
2171              MaxDepth << " and size " << PrunedDAG.size() <<
2172             " (effective size: " << EffSize << ")\n");
2173       if (((TTI && !UseChainDepthWithTI) ||
2174             MaxDepth >= Config.ReqChainDepth) &&
2175           EffSize > 0 && EffSize > BestEffSize) {
2176         BestMaxDepth = MaxDepth;
2177         BestEffSize = EffSize;
2178         BestDAG = PrunedDAG;
2179       }
2180     }
2181   }
2182
2183   // Given the list of candidate pairs, this function selects those
2184   // that will be fused into vector instructions.
2185   void BBVectorize::choosePairs(
2186                 DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &CandidatePairs,
2187                 DenseSet<ValuePair> &CandidatePairsSet,
2188                 DenseMap<ValuePair, int> &CandidatePairCostSavings,
2189                 std::vector<Value *> &PairableInsts,
2190                 DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
2191                 DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
2192                 DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
2193                 DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairDeps,
2194                 DenseSet<ValuePair> &PairableInstUsers,
2195                 DenseMap<Value *, Value *>& ChosenPairs) {
2196     bool UseCycleCheck =
2197      CandidatePairsSet.size() <= Config.MaxCandPairsForCycleCheck;
2198
2199     DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > CandidatePairs2;
2200     for (DenseSet<ValuePair>::iterator I = CandidatePairsSet.begin(),
2201          E = CandidatePairsSet.end(); I != E; ++I) {
2202       std::vector<Value *> &JJ = CandidatePairs2[I->second];
2203       if (JJ.empty()) JJ.reserve(32);
2204       JJ.push_back(I->first);
2205     }
2206
2207     DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > PairableInstUserMap;
2208     DenseSet<VPPair> PairableInstUserPairSet;
2209     for (std::vector<Value *>::iterator I = PairableInsts.begin(),
2210          E = PairableInsts.end(); I != E; ++I) {
2211       // The number of possible pairings for this variable:
2212       size_t NumChoices = CandidatePairs.lookup(*I).size();
2213       if (!NumChoices) continue;
2214
2215       std::vector<Value *> &JJ = CandidatePairs[*I];
2216
2217       // The best pair to choose and its dag:
2218       size_t BestMaxDepth = 0;
2219       int BestEffSize = 0;
2220       DenseSet<ValuePair> BestDAG;
2221       findBestDAGFor(CandidatePairs, CandidatePairsSet,
2222                       CandidatePairCostSavings,
2223                       PairableInsts, FixedOrderPairs, PairConnectionTypes,
2224                       ConnectedPairs, ConnectedPairDeps,
2225                       PairableInstUsers, PairableInstUserMap,
2226                       PairableInstUserPairSet, ChosenPairs,
2227                       BestDAG, BestMaxDepth, BestEffSize, *I, JJ,
2228                       UseCycleCheck);
2229
2230       if (BestDAG.empty())
2231         continue;
2232
2233       // A dag has been chosen (or not) at this point. If no dag was
2234       // chosen, then this instruction, I, cannot be paired (and is no longer
2235       // considered).
2236
2237       DEBUG(dbgs() << "BBV: selected pairs in the best DAG for: "
2238                    << *cast<Instruction>(*I) << "\n");
2239
2240       for (DenseSet<ValuePair>::iterator S = BestDAG.begin(),
2241            SE2 = BestDAG.end(); S != SE2; ++S) {
2242         // Insert the members of this dag into the list of chosen pairs.
2243         ChosenPairs.insert(ValuePair(S->first, S->second));
2244         DEBUG(dbgs() << "BBV: selected pair: " << *S->first << " <-> " <<
2245                *S->second << "\n");
2246
2247         // Remove all candidate pairs that have values in the chosen dag.
2248         std::vector<Value *> &KK = CandidatePairs[S->first];
2249         for (std::vector<Value *>::iterator K = KK.begin(), KE = KK.end();
2250              K != KE; ++K) {
2251           if (*K == S->second)
2252             continue;
2253
2254           CandidatePairsSet.erase(ValuePair(S->first, *K));
2255         }
2256
2257         std::vector<Value *> &LL = CandidatePairs2[S->second];
2258         for (std::vector<Value *>::iterator L = LL.begin(), LE = LL.end();
2259              L != LE; ++L) {
2260           if (*L == S->first)
2261             continue;
2262
2263           CandidatePairsSet.erase(ValuePair(*L, S->second));
2264         }
2265
2266         std::vector<Value *> &MM = CandidatePairs[S->second];
2267         for (std::vector<Value *>::iterator M = MM.begin(), ME = MM.end();
2268              M != ME; ++M) {
2269           assert(*M != S->first && "Flipped pair in candidate list?");
2270           CandidatePairsSet.erase(ValuePair(S->second, *M));
2271         }
2272
2273         std::vector<Value *> &NN = CandidatePairs2[S->first];
2274         for (std::vector<Value *>::iterator N = NN.begin(), NE = NN.end();
2275              N != NE; ++N) {
2276           assert(*N != S->second && "Flipped pair in candidate list?");
2277           CandidatePairsSet.erase(ValuePair(*N, S->first));
2278         }
2279       }
2280     }
2281
2282     DEBUG(dbgs() << "BBV: selected " << ChosenPairs.size() << " pairs.\n");
2283   }
2284
2285   std::string getReplacementName(Instruction *I, bool IsInput, unsigned o,
2286                      unsigned n = 0) {
2287     if (!I->hasName())
2288       return "";
2289
2290     return (I->getName() + (IsInput ? ".v.i" : ".v.r") + utostr(o) +
2291              (n > 0 ? "." + utostr(n) : "")).str();
2292   }
2293
2294   // Returns the value that is to be used as the pointer input to the vector
2295   // instruction that fuses I with J.
2296   Value *BBVectorize::getReplacementPointerInput(LLVMContext& Context,
2297                      Instruction *I, Instruction *J, unsigned o) {
2298     Value *IPtr, *JPtr;
2299     unsigned IAlignment, JAlignment, IAddressSpace, JAddressSpace;
2300     int64_t OffsetInElmts;
2301
2302     // Note: the analysis might fail here, that is why the pair order has
2303     // been precomputed (OffsetInElmts must be unused here).
2304     (void) getPairPtrInfo(I, J, IPtr, JPtr, IAlignment, JAlignment,
2305                           IAddressSpace, JAddressSpace,
2306                           OffsetInElmts, false);
2307
2308     // The pointer value is taken to be the one with the lowest offset.
2309     Value *VPtr = IPtr;
2310
2311     Type *ArgTypeI = IPtr->getType()->getPointerElementType();
2312     Type *ArgTypeJ = JPtr->getType()->getPointerElementType();
2313     Type *VArgType = getVecTypeForPair(ArgTypeI, ArgTypeJ);
2314     Type *VArgPtrType
2315       = PointerType::get(VArgType,
2316                          IPtr->getType()->getPointerAddressSpace());
2317     return new BitCastInst(VPtr, VArgPtrType, getReplacementName(I, true, o),
2318                         /* insert before */ I);
2319   }
2320
2321   void BBVectorize::fillNewShuffleMask(LLVMContext& Context, Instruction *J,
2322                      unsigned MaskOffset, unsigned NumInElem,
2323                      unsigned NumInElem1, unsigned IdxOffset,
2324                      std::vector<Constant*> &Mask) {
2325     unsigned NumElem1 = J->getType()->getVectorNumElements();
2326     for (unsigned v = 0; v < NumElem1; ++v) {
2327       int m = cast<ShuffleVectorInst>(J)->getMaskValue(v);
2328       if (m < 0) {
2329         Mask[v+MaskOffset] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2330       } else {
2331         unsigned mm = m + (int) IdxOffset;
2332         if (m >= (int) NumInElem1)
2333           mm += (int) NumInElem;
2334
2335         Mask[v+MaskOffset] =
2336           ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), mm);
2337       }
2338     }
2339   }
2340
2341   // Returns the value that is to be used as the vector-shuffle mask to the
2342   // vector instruction that fuses I with J.
2343   Value *BBVectorize::getReplacementShuffleMask(LLVMContext& Context,
2344                      Instruction *I, Instruction *J) {
2345     // This is the shuffle mask. We need to append the second
2346     // mask to the first, and the numbers need to be adjusted.
2347
2348     Type *ArgTypeI = I->getType();
2349     Type *ArgTypeJ = J->getType();
2350     Type *VArgType = getVecTypeForPair(ArgTypeI, ArgTypeJ);
2351
2352     unsigned NumElemI = ArgTypeI->getVectorNumElements();
2353
2354     // Get the total number of elements in the fused vector type.
2355     // By definition, this must equal the number of elements in
2356     // the final mask.
2357     unsigned NumElem = VArgType->getVectorNumElements();
2358     std::vector<Constant*> Mask(NumElem);
2359
2360     Type *OpTypeI = I->getOperand(0)->getType();
2361     unsigned NumInElemI = OpTypeI->getVectorNumElements();
2362     Type *OpTypeJ = J->getOperand(0)->getType();
2363     unsigned NumInElemJ = OpTypeJ->getVectorNumElements();
2364
2365     // The fused vector will be:
2366     // -----------------------------------------------------
2367     // | NumInElemI | NumInElemJ | NumInElemI | NumInElemJ |
2368     // -----------------------------------------------------
2369     // from which we'll extract NumElem total elements (where the first NumElemI
2370     // of them come from the mask in I and the remainder come from the mask
2371     // in J.
2372
2373     // For the mask from the first pair...
2374     fillNewShuffleMask(Context, I, 0,        NumInElemJ, NumInElemI,
2375                        0,          Mask);
2376
2377     // For the mask from the second pair...
2378     fillNewShuffleMask(Context, J, NumElemI, NumInElemI, NumInElemJ,
2379                        NumInElemI, Mask);
2380
2381     return ConstantVector::get(Mask);
2382   }
2383
2384   bool BBVectorize::expandIEChain(LLVMContext& Context, Instruction *I,
2385                                   Instruction *J, unsigned o, Value *&LOp,
2386                                   unsigned numElemL,
2387                                   Type *ArgTypeL, Type *ArgTypeH,
2388                                   bool IBeforeJ, unsigned IdxOff) {
2389     bool ExpandedIEChain = false;
2390     if (InsertElementInst *LIE = dyn_cast<InsertElementInst>(LOp)) {
2391       // If we have a pure insertelement chain, then this can be rewritten
2392       // into a chain that directly builds the larger type.
2393       if (isPureIEChain(LIE)) {
2394         SmallVector<Value *, 8> VectElemts(numElemL,
2395           UndefValue::get(ArgTypeL->getScalarType()));
2396         InsertElementInst *LIENext = LIE;
2397         do {
2398           unsigned Idx =
2399             cast<ConstantInt>(LIENext->getOperand(2))->getSExtValue();
2400           VectElemts[Idx] = LIENext->getOperand(1);
2401         } while ((LIENext =
2402                    dyn_cast<InsertElementInst>(LIENext->getOperand(0))));
2403
2404         LIENext = nullptr;
2405         Value *LIEPrev = UndefValue::get(ArgTypeH);
2406         for (unsigned i = 0; i < numElemL; ++i) {
2407           if (isa<UndefValue>(VectElemts[i])) continue;
2408           LIENext = InsertElementInst::Create(LIEPrev, VectElemts[i],
2409                              ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context),
2410                                               i + IdxOff),
2411                              getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2412                                                 true, o, i+1));
2413           LIENext->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2414           LIEPrev = LIENext;
2415         }
2416
2417         LOp = LIENext ? (Value*) LIENext : UndefValue::get(ArgTypeH);
2418         ExpandedIEChain = true;
2419       }
2420     }
2421
2422     return ExpandedIEChain;
2423   }
2424
2425   static unsigned getNumScalarElements(Type *Ty) {
2426     if (VectorType *VecTy = dyn_cast<VectorType>(Ty))
2427       return VecTy->getNumElements();
2428     return 1;
2429   }
2430
2431   // Returns the value to be used as the specified operand of the vector
2432   // instruction that fuses I with J.
2433   Value *BBVectorize::getReplacementInput(LLVMContext& Context, Instruction *I,
2434                      Instruction *J, unsigned o, bool IBeforeJ) {
2435     Value *CV0 = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), 0);
2436     Value *CV1 = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), 1);
2437
2438     // Compute the fused vector type for this operand
2439     Type *ArgTypeI = I->getOperand(o)->getType();
2440     Type *ArgTypeJ = J->getOperand(o)->getType();
2441     VectorType *VArgType = getVecTypeForPair(ArgTypeI, ArgTypeJ);
2442
2443     Instruction *L = I, *H = J;
2444     Type *ArgTypeL = ArgTypeI, *ArgTypeH = ArgTypeJ;
2445
2446     unsigned numElemL = getNumScalarElements(ArgTypeL);
2447     unsigned numElemH = getNumScalarElements(ArgTypeH);
2448
2449     Value *LOp = L->getOperand(o);
2450     Value *HOp = H->getOperand(o);
2451     unsigned numElem = VArgType->getNumElements();
2452
2453     // First, we check if we can reuse the "original" vector outputs (if these
2454     // exist). We might need a shuffle.
2455     ExtractElementInst *LEE = dyn_cast<ExtractElementInst>(LOp);
2456     ExtractElementInst *HEE = dyn_cast<ExtractElementInst>(HOp);
2457     ShuffleVectorInst *LSV = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LOp);
2458     ShuffleVectorInst *HSV = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(HOp);
2459
2460     // FIXME: If we're fusing shuffle instructions, then we can't apply this
2461     // optimization. The input vectors to the shuffle might be a different
2462     // length from the shuffle outputs. Unfortunately, the replacement
2463     // shuffle mask has already been formed, and the mask entries are sensitive
2464     // to the sizes of the inputs.
2465     bool IsSizeChangeShuffle =
2466       isa<ShuffleVectorInst>(L) &&
2467         (LOp->getType() != L->getType() || HOp->getType() != H->getType());
2468
2469     if ((LEE || LSV) && (HEE || HSV) && !IsSizeChangeShuffle) {
2470       // We can have at most two unique vector inputs.
2471       bool CanUseInputs = true;
2472       Value *I1, *I2 = nullptr;
2473       if (LEE) {
2474         I1 = LEE->getOperand(0);
2475       } else {
2476         I1 = LSV->getOperand(0);
2477         I2 = LSV->getOperand(1);
2478         if (I2 == I1 || isa<UndefValue>(I2))
2479           I2 = nullptr;
2480       }
2481
2482       if (HEE) {
2483         Value *I3 = HEE->getOperand(0);
2484         if (!I2 && I3 != I1)
2485           I2 = I3;
2486         else if (I3 != I1 && I3 != I2)
2487           CanUseInputs = false;
2488       } else {
2489         Value *I3 = HSV->getOperand(0);
2490         if (!I2 && I3 != I1)
2491           I2 = I3;
2492         else if (I3 != I1 && I3 != I2)
2493           CanUseInputs = false;
2494
2495         if (CanUseInputs) {
2496           Value *I4 = HSV->getOperand(1);
2497           if (!isa<UndefValue>(I4)) {
2498             if (!I2 && I4 != I1)
2499               I2 = I4;
2500             else if (I4 != I1 && I4 != I2)
2501               CanUseInputs = false;
2502           }
2503         }
2504       }
2505
2506       if (CanUseInputs) {
2507         unsigned LOpElem =
2508           cast<Instruction>(LOp)->getOperand(0)->getType()
2509             ->getVectorNumElements();
2510
2511         unsigned HOpElem =
2512           cast<Instruction>(HOp)->getOperand(0)->getType()
2513             ->getVectorNumElements();
2514
2515         // We have one or two input vectors. We need to map each index of the
2516         // operands to the index of the original vector.
2517         SmallVector<std::pair<int, int>, 8>  II(numElem);
2518         for (unsigned i = 0; i < numElemL; ++i) {
2519           int Idx, INum;
2520           if (LEE) {
2521             Idx =
2522               cast<ConstantInt>(LEE->getOperand(1))->getSExtValue();
2523             INum = LEE->getOperand(0) == I1 ? 0 : 1;
2524           } else {
2525             Idx = LSV->getMaskValue(i);
2526             if (Idx < (int) LOpElem) {
2527               INum = LSV->getOperand(0) == I1 ? 0 : 1;
2528             } else {
2529               Idx -= LOpElem;
2530               INum = LSV->getOperand(1) == I1 ? 0 : 1;
2531             }
2532           }
2533
2534           II[i] = std::pair<int, int>(Idx, INum);
2535         }
2536         for (unsigned i = 0; i < numElemH; ++i) {
2537           int Idx, INum;
2538           if (HEE) {
2539             Idx =
2540               cast<ConstantInt>(HEE->getOperand(1))->getSExtValue();
2541             INum = HEE->getOperand(0) == I1 ? 0 : 1;
2542           } else {
2543             Idx = HSV->getMaskValue(i);
2544             if (Idx < (int) HOpElem) {
2545               INum = HSV->getOperand(0) == I1 ? 0 : 1;
2546             } else {
2547               Idx -= HOpElem;
2548               INum = HSV->getOperand(1) == I1 ? 0 : 1;
2549             }
2550           }
2551
2552           II[i + numElemL] = std::pair<int, int>(Idx, INum);
2553         }
2554
2555         // We now have an array which tells us from which index of which
2556         // input vector each element of the operand comes.
2557         VectorType *I1T = cast<VectorType>(I1->getType());
2558         unsigned I1Elem = I1T->getNumElements();
2559
2560         if (!I2) {
2561           // In this case there is only one underlying vector input. Check for
2562           // the trivial case where we can use the input directly.
2563           if (I1Elem == numElem) {
2564             bool ElemInOrder = true;
2565             for (unsigned i = 0; i < numElem; ++i) {
2566               if (II[i].first != (int) i && II[i].first != -1) {
2567                 ElemInOrder = false;
2568                 break;
2569               }
2570             }
2571
2572             if (ElemInOrder)
2573               return I1;
2574           }
2575
2576           // A shuffle is needed.
2577           std::vector<Constant *> Mask(numElem);
2578           for (unsigned i = 0; i < numElem; ++i) {
2579             int Idx = II[i].first;
2580             if (Idx == -1)
2581               Mask[i] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2582             else
2583               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), Idx);
2584           }
2585
2586           Instruction *S =
2587             new ShuffleVectorInst(I1, UndefValue::get(I1T),
2588                                   ConstantVector::get(Mask),
2589                                   getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2590                                                      true, o));
2591           S->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2592           return S;
2593         }
2594
2595         VectorType *I2T = cast<VectorType>(I2->getType());
2596         unsigned I2Elem = I2T->getNumElements();
2597
2598         // This input comes from two distinct vectors. The first step is to
2599         // make sure that both vectors are the same length. If not, the
2600         // smaller one will need to grow before they can be shuffled together.
2601         if (I1Elem < I2Elem) {
2602           std::vector<Constant *> Mask(I2Elem);
2603           unsigned v = 0;
2604           for (; v < I1Elem; ++v)
2605             Mask[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), v);
2606           for (; v < I2Elem; ++v)
2607             Mask[v] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2608
2609           Instruction *NewI1 =
2610             new ShuffleVectorInst(I1, UndefValue::get(I1T),
2611                                   ConstantVector::get(Mask),
2612                                   getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2613                                                      true, o, 1));
2614           NewI1->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2615           I1 = NewI1;
2616           I1Elem = I2Elem;
2617         } else if (I1Elem > I2Elem) {
2618           std::vector<Constant *> Mask(I1Elem);
2619           unsigned v = 0;
2620           for (; v < I2Elem; ++v)
2621             Mask[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), v);
2622           for (; v < I1Elem; ++v)
2623             Mask[v] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2624
2625           Instruction *NewI2 =
2626             new ShuffleVectorInst(I2, UndefValue::get(I2T),
2627                                   ConstantVector::get(Mask),
2628                                   getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2629                                                      true, o, 1));
2630           NewI2->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2631           I2 = NewI2;
2632         }
2633
2634         // Now that both I1 and I2 are the same length we can shuffle them
2635         // together (and use the result).
2636         std::vector<Constant *> Mask(numElem);
2637         for (unsigned v = 0; v < numElem; ++v) {
2638           if (II[v].first == -1) {
2639             Mask[v] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2640           } else {
2641             int Idx = II[v].first + II[v].second * I1Elem;
2642             Mask[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), Idx);
2643           }
2644         }
2645
2646         Instruction *NewOp =
2647           new ShuffleVectorInst(I1, I2, ConstantVector::get(Mask),
2648                                 getReplacementName(IBeforeJ ? I : J, true, o));
2649         NewOp->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2650         return NewOp;
2651       }
2652     }
2653
2654     Type *ArgType = ArgTypeL;
2655     if (numElemL < numElemH) {
2656       if (numElemL == 1 && expandIEChain(Context, I, J, o, HOp, numElemH,
2657                                          ArgTypeL, VArgType, IBeforeJ, 1)) {
2658         // This is another short-circuit case: we're combining a scalar into
2659         // a vector that is formed by an IE chain. We've just expanded the IE
2660         // chain, now insert the scalar and we're done.
2661
2662         Instruction *S = InsertElementInst::Create(HOp, LOp, CV0,
2663                            getReplacementName(IBeforeJ ? I : J, true, o));
2664         S->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2665         return S;
2666       } else if (!expandIEChain(Context, I, J, o, LOp, numElemL, ArgTypeL,
2667                                 ArgTypeH, IBeforeJ)) {
2668         // The two vector inputs to the shuffle must be the same length,
2669         // so extend the smaller vector to be the same length as the larger one.
2670         Instruction *NLOp;
2671         if (numElemL > 1) {
2672
2673           std::vector<Constant *> Mask(numElemH);
2674           unsigned v = 0;
2675           for (; v < numElemL; ++v)
2676             Mask[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), v);
2677           for (; v < numElemH; ++v)
2678             Mask[v] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2679
2680           NLOp = new ShuffleVectorInst(LOp, UndefValue::get(ArgTypeL),
2681                                        ConstantVector::get(Mask),
2682                                        getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2683                                                           true, o, 1));
2684         } else {
2685           NLOp = InsertElementInst::Create(UndefValue::get(ArgTypeH), LOp, CV0,
2686                                            getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2687                                                               true, o, 1));
2688         }
2689
2690         NLOp->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2691         LOp = NLOp;
2692       }
2693
2694       ArgType = ArgTypeH;
2695     } else if (numElemL > numElemH) {
2696       if (numElemH == 1 && expandIEChain(Context, I, J, o, LOp, numElemL,
2697                                          ArgTypeH, VArgType, IBeforeJ)) {
2698         Instruction *S =
2699           InsertElementInst::Create(LOp, HOp,
2700                                     ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context),
2701                                                      numElemL),
2702                                     getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2703                                                        true, o));
2704         S->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2705         return S;
2706       } else if (!expandIEChain(Context, I, J, o, HOp, numElemH, ArgTypeH,
2707                                 ArgTypeL, IBeforeJ)) {
2708         Instruction *NHOp;
2709         if (numElemH > 1) {
2710           std::vector<Constant *> Mask(numElemL);
2711           unsigned v = 0;
2712           for (; v < numElemH; ++v)
2713             Mask[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), v);
2714           for (; v < numElemL; ++v)
2715             Mask[v] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context));
2716
2717           NHOp = new ShuffleVectorInst(HOp, UndefValue::get(ArgTypeH),
2718                                        ConstantVector::get(Mask),
2719                                        getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2720                                                           true, o, 1));
2721         } else {
2722           NHOp = InsertElementInst::Create(UndefValue::get(ArgTypeL), HOp, CV0,
2723                                            getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2724                                                               true, o, 1));
2725         }
2726
2727         NHOp->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2728         HOp = NHOp;
2729       }
2730     }
2731
2732     if (ArgType->isVectorTy()) {
2733       unsigned numElem = VArgType->getVectorNumElements();
2734       std::vector<Constant*> Mask(numElem);
2735       for (unsigned v = 0; v < numElem; ++v) {
2736         unsigned Idx = v;
2737         // If the low vector was expanded, we need to skip the extra
2738         // undefined entries.
2739         if (v >= numElemL && numElemH > numElemL)
2740           Idx += (numElemH - numElemL);
2741         Mask[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), Idx);
2742       }
2743
2744       Instruction *BV = new ShuffleVectorInst(LOp, HOp,
2745                           ConstantVector::get(Mask),
2746                           getReplacementName(IBeforeJ ? I : J, true, o));
2747       BV->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2748       return BV;
2749     }
2750
2751     Instruction *BV1 = InsertElementInst::Create(
2752                                           UndefValue::get(VArgType), LOp, CV0,
2753                                           getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2754                                                              true, o, 1));
2755     BV1->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2756     Instruction *BV2 = InsertElementInst::Create(BV1, HOp, CV1,
2757                                           getReplacementName(IBeforeJ ? I : J,
2758                                                              true, o, 2));
2759     BV2->insertBefore(IBeforeJ ? J : I);
2760     return BV2;
2761   }
2762
2763   // This function creates an array of values that will be used as the inputs
2764   // to the vector instruction that fuses I with J.
2765   void BBVectorize::getReplacementInputsForPair(LLVMContext& Context,
2766                      Instruction *I, Instruction *J,
2767                      SmallVectorImpl<Value *> &ReplacedOperands,
2768                      bool IBeforeJ) {
2769     unsigned NumOperands = I->getNumOperands();
2770
2771     for (unsigned p = 0, o = NumOperands-1; p < NumOperands; ++p, --o) {
2772       // Iterate backward so that we look at the store pointer
2773       // first and know whether or not we need to flip the inputs.
2774
2775       if (isa<LoadInst>(I) || (o == 1 && isa<StoreInst>(I))) {
2776         // This is the pointer for a load/store instruction.
2777         ReplacedOperands[o] = getReplacementPointerInput(Context, I, J, o);
2778         continue;
2779       } else if (isa<CallInst>(I)) {
2780         Function *F = cast<CallInst>(I)->getCalledFunction();
2781         Intrinsic::ID IID = (Intrinsic::ID) F->getIntrinsicID();
2782         if (o == NumOperands-1) {
2783           BasicBlock &BB = *I->getParent();
2784
2785           Module *M = BB.getParent()->getParent();
2786           Type *ArgTypeI = I->getType();
2787           Type *ArgTypeJ = J->getType();
2788           Type *VArgType = getVecTypeForPair(ArgTypeI, ArgTypeJ);
2789
2790           ReplacedOperands[o] = Intrinsic::getDeclaration(M, IID, VArgType);
2791           continue;
2792         } else if ((IID == Intrinsic::powi || IID == Intrinsic::ctlz ||
2793                     IID == Intrinsic::cttz) && o == 1) {
2794           // The second argument of powi/ctlz/cttz is a single integer/constant
2795           // and we've already checked that both arguments are equal.
2796           // As a result, we just keep I's second argument.
2797           ReplacedOperands[o] = I->getOperand(o);
2798           continue;
2799         }
2800       } else if (isa<ShuffleVectorInst>(I) && o == NumOperands-1) {
2801         ReplacedOperands[o] = getReplacementShuffleMask(Context, I, J);
2802         continue;
2803       }
2804
2805       ReplacedOperands[o] = getReplacementInput(Context, I, J, o, IBeforeJ);
2806     }
2807   }
2808
2809   // This function creates two values that represent the outputs of the
2810   // original I and J instructions. These are generally vector shuffles
2811   // or extracts. In many cases, these will end up being unused and, thus,
2812   // eliminated by later passes.
2813   void BBVectorize::replaceOutputsOfPair(LLVMContext& Context, Instruction *I,
2814                      Instruction *J, Instruction *K,
2815                      Instruction *&InsertionPt,
2816                      Instruction *&K1, Instruction *&K2) {
2817     if (isa<StoreInst>(I)) {
2818       AA->replaceWithNewValue(I, K);
2819       AA->replaceWithNewValue(J, K);
2820     } else {
2821       Type *IType = I->getType();
2822       Type *JType = J->getType();
2823
2824       VectorType *VType = getVecTypeForPair(IType, JType);
2825       unsigned numElem = VType->getNumElements();
2826
2827       unsigned numElemI = getNumScalarElements(IType);
2828       unsigned numElemJ = getNumScalarElements(JType);
2829
2830       if (IType->isVectorTy()) {
2831         std::vector<Constant*> Mask1(numElemI), Mask2(numElemI);
2832         for (unsigned v = 0; v < numElemI; ++v) {
2833           Mask1[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), v);
2834           Mask2[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), numElemJ+v);
2835         }
2836
2837         K1 = new ShuffleVectorInst(K, UndefValue::get(VType),
2838                                    ConstantVector::get( Mask1),
2839                                    getReplacementName(K, false, 1));
2840       } else {
2841         Value *CV0 = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), 0);
2842         K1 = ExtractElementInst::Create(K, CV0,
2843                                           getReplacementName(K, false, 1));
2844       }
2845
2846       if (JType->isVectorTy()) {
2847         std::vector<Constant*> Mask1(numElemJ), Mask2(numElemJ);
2848         for (unsigned v = 0; v < numElemJ; ++v) {
2849           Mask1[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), v);
2850           Mask2[v] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), numElemI+v);
2851         }
2852
2853         K2 = new ShuffleVectorInst(K, UndefValue::get(VType),
2854                                    ConstantVector::get( Mask2),
2855                                    getReplacementName(K, false, 2));
2856       } else {
2857         Value *CV1 = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), numElem-1);
2858         K2 = ExtractElementInst::Create(K, CV1,
2859                                           getReplacementName(K, false, 2));
2860       }
2861
2862       K1->insertAfter(K);
2863       K2->insertAfter(K1);
2864       InsertionPt = K2;
2865     }
2866   }
2867
2868   // Move all uses of the function I (including pairing-induced uses) after J.
2869   bool BBVectorize::canMoveUsesOfIAfterJ(BasicBlock &BB,
2870                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs,
2871                      Instruction *I, Instruction *J) {
2872     // Skip to the first instruction past I.
2873     BasicBlock::iterator L = std::next(BasicBlock::iterator(I));
2874
2875     DenseSet<Value *> Users;
2876     AliasSetTracker WriteSet(*AA);
2877     if (I->mayWriteToMemory()) WriteSet.add(I);
2878
2879     for (; cast<Instruction>(L) != J; ++L)
2880       (void) trackUsesOfI(Users, WriteSet, I, L, true, &LoadMoveSetPairs);
2881
2882     assert(cast<Instruction>(L) == J &&
2883       "Tracking has not proceeded far enough to check for dependencies");
2884     // If J is now in the use set of I, then trackUsesOfI will return true
2885     // and we have a dependency cycle (and the fusing operation must abort).
2886     return !trackUsesOfI(Users, WriteSet, I, J, true, &LoadMoveSetPairs);
2887   }
2888
2889   // Move all uses of the function I (including pairing-induced uses) after J.
2890   void BBVectorize::moveUsesOfIAfterJ(BasicBlock &BB,
2891                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs,
2892                      Instruction *&InsertionPt,
2893                      Instruction *I, Instruction *J) {
2894     // Skip to the first instruction past I.
2895     BasicBlock::iterator L = std::next(BasicBlock::iterator(I));
2896
2897     DenseSet<Value *> Users;
2898     AliasSetTracker WriteSet(*AA);
2899     if (I->mayWriteToMemory()) WriteSet.add(I);
2900
2901     for (; cast<Instruction>(L) != J;) {
2902       if (trackUsesOfI(Users, WriteSet, I, L, true, &LoadMoveSetPairs)) {
2903         // Move this instruction
2904         Instruction *InstToMove = L; ++L;
2905
2906         DEBUG(dbgs() << "BBV: moving: " << *InstToMove <<
2907                         " to after " << *InsertionPt << "\n");
2908         InstToMove->removeFromParent();
2909         InstToMove->insertAfter(InsertionPt);
2910         InsertionPt = InstToMove;
2911       } else {
2912         ++L;
2913       }
2914     }
2915   }
2916
2917   // Collect all load instruction that are in the move set of a given first
2918   // pair member.  These loads depend on the first instruction, I, and so need
2919   // to be moved after J (the second instruction) when the pair is fused.
2920   void BBVectorize::collectPairLoadMoveSet(BasicBlock &BB,
2921                      DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
2922                      DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &LoadMoveSet,
2923                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs,
2924                      Instruction *I) {
2925     // Skip to the first instruction past I.
2926     BasicBlock::iterator L = std::next(BasicBlock::iterator(I));
2927
2928     DenseSet<Value *> Users;
2929     AliasSetTracker WriteSet(*AA);
2930     if (I->mayWriteToMemory()) WriteSet.add(I);
2931
2932     // Note: We cannot end the loop when we reach J because J could be moved
2933     // farther down the use chain by another instruction pairing. Also, J
2934     // could be before I if this is an inverted input.
2935     for (BasicBlock::iterator E = BB.end(); cast<Instruction>(L) != E; ++L) {
2936       if (trackUsesOfI(Users, WriteSet, I, L)) {
2937         if (L->mayReadFromMemory()) {
2938           LoadMoveSet[L].push_back(I);
2939           LoadMoveSetPairs.insert(ValuePair(L, I));
2940         }
2941       }
2942     }
2943   }
2944
2945   // In cases where both load/stores and the computation of their pointers
2946   // are chosen for vectorization, we can end up in a situation where the
2947   // aliasing analysis starts returning different query results as the
2948   // process of fusing instruction pairs continues. Because the algorithm
2949   // relies on finding the same use dags here as were found earlier, we'll
2950   // need to precompute the necessary aliasing information here and then
2951   // manually update it during the fusion process.
2952   void BBVectorize::collectLoadMoveSet(BasicBlock &BB,
2953                      std::vector<Value *> &PairableInsts,
2954                      DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
2955                      DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > &LoadMoveSet,
2956                      DenseSet<ValuePair> &LoadMoveSetPairs) {
2957     for (std::vector<Value *>::iterator PI = PairableInsts.begin(),
2958          PIE = PairableInsts.end(); PI != PIE; ++PI) {
2959       DenseMap<Value *, Value *>::iterator P = ChosenPairs.find(*PI);
2960       if (P == ChosenPairs.end()) continue;
2961
2962       Instruction *I = cast<Instruction>(P->first);
2963       collectPairLoadMoveSet(BB, ChosenPairs, LoadMoveSet,
2964                              LoadMoveSetPairs, I);
2965     }
2966   }
2967
2968   // This function fuses the chosen instruction pairs into vector instructions,
2969   // taking care preserve any needed scalar outputs and, then, it reorders the
2970   // remaining instructions as needed (users of the first member of the pair
2971   // need to be moved to after the location of the second member of the pair
2972   // because the vector instruction is inserted in the location of the pair's
2973   // second member).
2974   void BBVectorize::fuseChosenPairs(BasicBlock &BB,
2975              std::vector<Value *> &PairableInsts,
2976              DenseMap<Value *, Value *> &ChosenPairs,
2977              DenseSet<ValuePair> &FixedOrderPairs,
2978              DenseMap<VPPair, unsigned> &PairConnectionTypes,
2979              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairs,
2980              DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> > &ConnectedPairDeps) {
2981     LLVMContext& Context = BB.getContext();
2982
2983     // During the vectorization process, the order of the pairs to be fused
2984     // could be flipped. So we'll add each pair, flipped, into the ChosenPairs
2985     // list. After a pair is fused, the flipped pair is removed from the list.
2986     DenseSet<ValuePair> FlippedPairs;
2987     for (DenseMap<Value *, Value *>::iterator P = ChosenPairs.begin(),
2988          E = ChosenPairs.end(); P != E; ++P)
2989       FlippedPairs.insert(ValuePair(P->second, P->first));
2990     for (DenseSet<ValuePair>::iterator P = FlippedPairs.begin(),
2991          E = FlippedPairs.end(); P != E; ++P)
2992       ChosenPairs.insert(*P);
2993
2994     DenseMap<Value *, std::vector<Value *> > LoadMoveSet;
2995     DenseSet<ValuePair> LoadMoveSetPairs;
2996     collectLoadMoveSet(BB, PairableInsts, ChosenPairs,
2997                        LoadMoveSet, LoadMoveSetPairs);
2998
2999     DEBUG(dbgs() << "BBV: initial: \n" << BB << "\n");
3000
3001     for (BasicBlock::iterator PI = BB.getFirstInsertionPt(); PI != BB.end();) {
3002       DenseMap<Value *, Value *>::iterator P = ChosenPairs.find(PI);
3003       if (P == ChosenPairs.end()) {
3004         ++PI;
3005         continue;
3006       }
3007
3008       if (getDepthFactor(P->first) == 0) {
3009         // These instructions are not really fused, but are tracked as though
3010         // they are. Any case in which it would be interesting to fuse them
3011         // will be taken care of by InstCombine.
3012         --NumFusedOps;
3013         ++PI;
3014         continue;
3015       }
3016
3017       Instruction *I = cast<Instruction>(P->first),
3018         *J = cast<Instruction>(P->second);
3019
3020       DEBUG(dbgs() << "BBV: fusing: " << *I <<
3021              " <-> " << *J << "\n");
3022
3023       // Remove the pair and flipped pair from the list.
3024       DenseMap<Value *, Value *>::iterator FP = ChosenPairs.find(P->second);
3025       assert(FP != ChosenPairs.end() && "Flipped pair not found in list");
3026       ChosenPairs.erase(FP);
3027       ChosenPairs.erase(P);
3028
3029       if (!canMoveUsesOfIAfterJ(BB, LoadMoveSetPairs, I, J)) {
3030         DEBUG(dbgs() << "BBV: fusion of: " << *I <<
3031                " <-> " << *J <<
3032                " aborted because of non-trivial dependency cycle\n");
3033         --NumFusedOps;
3034         ++PI;
3035         continue;
3036       }
3037
3038       // If the pair must have the other order, then flip it.
3039       bool FlipPairOrder = FixedOrderPairs.count(ValuePair(J, I));
3040       if (!FlipPairOrder && !FixedOrderPairs.count(ValuePair(I, J))) {
3041         // This pair does not have a fixed order, and so we might want to
3042         // flip it if that will yield fewer shuffles. We count the number
3043         // of dependencies connected via swaps, and those directly connected,
3044         // and flip the order if the number of swaps is greater.
3045         bool OrigOrder = true;
3046         DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator IJ =
3047           ConnectedPairDeps.find(ValuePair(I, J));
3048         if (IJ == ConnectedPairDeps.end()) {
3049           IJ = ConnectedPairDeps.find(ValuePair(J, I));
3050           OrigOrder = false;
3051         }
3052
3053         if (IJ != ConnectedPairDeps.end()) {
3054           unsigned NumDepsDirect = 0, NumDepsSwap = 0;
3055           for (std::vector<ValuePair>::iterator T = IJ->second.begin(),
3056                TE = IJ->second.end(); T != TE; ++T) {
3057             VPPair Q(IJ->first, *T);
3058             DenseMap<VPPair, unsigned>::iterator R =
3059               PairConnectionTypes.find(VPPair(Q.second, Q.first));
3060             assert(R != PairConnectionTypes.end() &&
3061                    "Cannot find pair connection type");
3062             if (R->second == PairConnectionDirect)
3063               ++NumDepsDirect;
3064             else if (R->second == PairConnectionSwap)
3065               ++NumDepsSwap;
3066           }
3067
3068           if (!OrigOrder)
3069             std::swap(NumDepsDirect, NumDepsSwap);
3070
3071           if (NumDepsSwap > NumDepsDirect) {
3072             FlipPairOrder = true;
3073             DEBUG(dbgs() << "BBV: reordering pair: " << *I <<
3074                             " <-> " << *J << "\n");
3075           }
3076         }
3077       }
3078
3079       Instruction *L = I, *H = J;
3080       if (FlipPairOrder)
3081         std::swap(H, L);
3082
3083       // If the pair being fused uses the opposite order from that in the pair
3084       // connection map, then we need to flip the types.
3085       DenseMap<ValuePair, std::vector<ValuePair> >::iterator HL =
3086         ConnectedPairs.find(ValuePair(H, L));
3087       if (HL != ConnectedPairs.end())
3088         for (std::vector<ValuePair>::iterator T = HL->second.begin(),
3089              TE = HL->second.end(); T != TE; ++T) {
3090           VPPair Q(HL->first, *T);
3091           DenseMap<VPPair, unsigned>::iterator R = PairConnectionTypes.find(Q);
3092           assert(R != PairConnectionTypes.end() &&
3093                  "Cannot find pair connection type");
3094           if (R->second == PairConnectionDirect)
3095             R->second = PairConnectionSwap;
3096           else if (R->second == PairConnectionSwap)
3097             R->second = PairConnectionDirect;
3098         }
3099
3100       bool LBeforeH = !FlipPairOrder;
3101       unsigned NumOperands = I->getNumOperands();
3102       SmallVector<Value *, 3> ReplacedOperands(NumOperands);
3103       getReplacementInputsForPair(Context, L, H, ReplacedOperands,
3104                                   LBeforeH);
3105
3106       // Make a copy of the original operation, change its type to the vector
3107       // type and replace its operands with the vector operands.
3108       Instruction *K = L->clone();
3109       if (L->hasName())
3110         K->takeName(L);
3111       else if (H->hasName())
3112         K->takeName(H);
3113
3114       if (!isa<StoreInst>(K))
3115         K->mutateType(getVecTypeForPair(L->getType(), H->getType()));
3116
3117       unsigned KnownIDs[] = {
3118         LLVMContext::MD_tbaa,
3119         LLVMContext::MD_alias_scope,
3120         LLVMContext::MD_noalias,
3121         LLVMContext::MD_fpmath
3122       };
3123       combineMetadata(K, H, KnownIDs);
3124       K->intersectOptionalDataWith(H);
3125
3126       for (unsigned o = 0; o < NumOperands; ++o)
3127         K->setOperand(o, ReplacedOperands[o]);
3128
3129       K->insertAfter(J);
3130
3131       // Instruction insertion point:
3132       Instruction *InsertionPt = K;
3133       Instruction *K1 = nullptr, *K2 = nullptr;
3134       replaceOutputsOfPair(Context, L, H, K, InsertionPt, K1, K2);
3135
3136       // The use dag of the first original instruction must be moved to after
3137       // the location of the second instruction. The entire use dag of the
3138       // first instruction is disjoint from the input dag of the second
3139       // (by definition), and so commutes with it.
3140
3141       moveUsesOfIAfterJ(BB, LoadMoveSetPairs, InsertionPt, I, J);
3142
3143       if (!isa<StoreInst>(I)) {
3144         L->replaceAllUsesWith(K1);
3145         H->replaceAllUsesWith(K2);
3146         AA->replaceWithNewValue(L, K1);
3147         AA->replaceWithNewValue(H, K2);
3148       }
3149
3150       // Instructions that may read from memory may be in the load move set.
3151       // Once an instruction is fused, we no longer need its move set, and so
3152       // the values of the map never need to be updated. However, when a load
3153       // is fused, we need to merge the entries from both instructions in the
3154       // pair in case those instructions were in the move set of some other
3155       // yet-to-be-fused pair. The loads in question are the keys of the map.
3156       if (I->mayReadFromMemory()) {
3157         std::vector<ValuePair> NewSetMembers;
3158         DenseMap<Value *, std::vector<Value *> >::iterator II =
3159           LoadMoveSet.find(I);
3160         if (II != LoadMoveSet.end())
3161           for (std::vector<Value *>::iterator N = II->second.begin(),
3162                NE = II->second.end(); N != NE; ++N)
3163             NewSetMembers.push_back(ValuePair(K, *N));
3164         DenseMap<Value *, std::vector<Value *> >::iterator JJ =
3165           LoadMoveSet.find(J);
3166         if (JJ != LoadMoveSet.end())
3167           for (std::vector<Value *>::iterator N = JJ->second.begin(),
3168                NE = JJ->second.end(); N != NE; ++N)
3169             NewSetMembers.push_back(ValuePair(K, *N));
3170         for (std::vector<ValuePair>::iterator A = NewSetMembers.begin(),
3171              AE = NewSetMembers.end(); A != AE; ++A) {
3172           LoadMoveSet[A->first].push_back(A->second);
3173           LoadMoveSetPairs.insert(*A);
3174         }
3175       }
3176
3177       // Before removing I, set the iterator to the next instruction.
3178       PI = std::next(BasicBlock::iterator(I));
3179       if (cast<Instruction>(PI) == J)
3180         ++PI;
3181
3182       SE->forgetValue(I);
3183       SE->forgetValue(J);
3184       I->eraseFromParent();
3185       J->eraseFromParent();
3186
3187       DEBUG(if (PrintAfterEveryPair) dbgs() << "BBV: block is now: \n" <<
3188                                                BB << "\n");
3189     }
3190
3191     DEBUG(dbgs() << "BBV: final: \n" << BB << "\n");
3192   }
3193 }
3194
3195 char BBVectorize::ID = 0;
3196 static const char bb_vectorize_name[] = "Basic-Block Vectorization";
3197 INITIALIZE_PASS_BEGIN(BBVectorize, BBV_NAME, bb_vectorize_name, false, false)
3198 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
3199 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetTransformInfoWrapperPass)
3200 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
3201 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ScalarEvolution)
3202 INITIALIZE_PASS_END(BBVectorize, BBV_NAME, bb_vectorize_name, false, false)
3203
3204 BasicBlockPass *llvm::createBBVectorizePass(const VectorizeConfig &C) {
3205   return new BBVectorize(C);
3206 }
3207
3208 bool
3209 llvm::vectorizeBasicBlock(Pass *P, BasicBlock &BB, const VectorizeConfig &C) {
3210   BBVectorize BBVectorizer(P, *BB.getParent(), C);
3211   return BBVectorizer.vectorizeBB(BB);
3212 }
3213
3214 //===----------------------------------------------------------------------===//
3215 VectorizeConfig::VectorizeConfig() {
3216   VectorBits = ::VectorBits;
3217   VectorizeBools = !::NoBools;
3218   VectorizeInts = !::NoInts;
3219   VectorizeFloats = !::NoFloats;
3220   VectorizePointers = !::NoPointers;
3221   VectorizeCasts = !::NoCasts;
3222   VectorizeMath = !::NoMath;
3223   VectorizeBitManipulations = !::NoBitManipulation;
3224   VectorizeFMA = !::NoFMA;
3225   VectorizeSelect = !::NoSelect;
3226   VectorizeCmp = !::NoCmp;
3227   VectorizeGEP = !::NoGEP;
3228   VectorizeMemOps = !::NoMemOps;
3229   AlignedOnly = ::AlignedOnly;
3230   ReqChainDepth= ::ReqChainDepth;
3231   SearchLimit = ::SearchLimit;
3232   MaxCandPairsForCycleCheck = ::MaxCandPairsForCycleCheck;
3233   SplatBreaksChain = ::SplatBreaksChain;
3234   MaxInsts = ::MaxInsts;
3235   MaxPairs = ::MaxPairs;
3236   MaxIter = ::MaxIter;
3237   Pow2LenOnly = ::Pow2LenOnly;
3238   NoMemOpBoost = ::NoMemOpBoost;
3239   FastDep = ::FastDep;
3240 }