lib/Transforms/Vectorize/SLPVectorizer.cpp

   1 //===- SLPVectorizer.cpp - A bottom up SLP 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 // This pass implements the Bottom Up SLP vectorizer. It detects consecutive
  10 // stores that can be put together into vector-stores. Next, it attempts to
  11 // construct vectorizable tree using the use-def chains. If a profitable tree
  12 // was found, the SLP vectorizer performs vectorization on the tree.
  13 //
  14 // The pass is inspired by the work described in the paper:
  15 //  "Loop-Aware SLP in GCC" by Ira Rosen, Dorit Nuzman, Ayal Zaks.
  16 //
  17 //===----------------------------------------------------------------------===//
  18 #define SV_NAME "slp-vectorizer"
  19 #define DEBUG_TYPE "SLP"
  20
  21 #include "llvm/Transforms/Vectorize.h"
  22 #include "llvm/ADT/MapVector.h"
  23 #include "llvm/ADT/PostOrderIterator.h"
  24 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
  25 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
  26 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolution.h"
  27 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpressions.h"
  28 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
  29 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
  30 #include "llvm/Analysis/Verifier.h"
  31 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
  32 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
  33 #include "llvm/IR/Instructions.h"
  34 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
  35 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
  36 #include "llvm/IR/Module.h"
  37 #include "llvm/IR/Type.h"
  38 #include "llvm/IR/Value.h"
  39 #include "llvm/Pass.h"
  40 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  41 #include "llvm/Support/Debug.h"
  42 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  43 #include <algorithm>
  44 #include <map>
  45
  46 using namespace llvm;
  47
  48 static cl::opt<int>
  49     SLPCostThreshold("slp-threshold", cl::init(0), cl::Hidden,
  50                      cl::desc("Only vectorize if you gain more than this "
  51                               "number "));
  52
  53 static cl::opt<bool>
  54 ShouldVectorizeHor("slp-vectorize-hor", cl::init(false), cl::Hidden,
  55                    cl::desc("Attempt to vectorize horizontal reductions"));
  56
  57 static cl::opt<bool> ShouldStartVectorizeHorAtStore(
  58     "slp-vectorize-hor-store", cl::init(false), cl::Hidden,
  59     cl::desc(
  60         "Attempt to vectorize horizontal reductions feeding into a store"));
  61
  62 namespace {
  63
  64 static const unsigned MinVecRegSize = 128;
  65
  66 static const unsigned RecursionMaxDepth = 12;
  67
  68 /// A helper class for numbering instructions in multiple blocks.
  69 /// Numbers start at zero for each basic block.
  70 struct BlockNumbering {
  71
  72   BlockNumbering(BasicBlock *Bb) : BB(Bb), Valid(false) {}
  73
  74   BlockNumbering() : BB(0), Valid(false) {}
  75
  76   void numberInstructions() {
  77     unsigned Loc = 0;
  78     InstrIdx.clear();
  79     InstrVec.clear();
  80     // Number the instructions in the block.
  81     for (BasicBlock::iterator it = BB->begin(), e = BB->end(); it != e; ++it) {
  82       InstrIdx[it] = Loc++;
  83       InstrVec.push_back(it);
  84       assert(InstrVec[InstrIdx[it]] == it && "Invalid allocation");
  85     }
  86     Valid = true;
  87   }
  88
  89   int getIndex(Instruction *I) {
  90     assert(I->getParent() == BB && "Invalid instruction");
  91     if (!Valid)
  92       numberInstructions();
  93     assert(InstrIdx.count(I) && "Unknown instruction");
  94     return InstrIdx[I];
  95   }
  96
  97   Instruction *getInstruction(unsigned loc) {
  98     if (!Valid)
  99       numberInstructions();
 100     assert(InstrVec.size() > loc && "Invalid Index");
 101     return InstrVec[loc];
 102   }
 103
 104   void forget() { Valid = false; }
 105
 106 private:
 107   /// The block we are numbering.
 108   BasicBlock *BB;
 109   /// Is the block numbered.
 110   bool Valid;
 111   /// Maps instructions to numbers and back.
 112   SmallDenseMap<Instruction *, int> InstrIdx;
 113   /// Maps integers to Instructions.
 114   SmallVector<Instruction *, 32> InstrVec;
 115 };
 116
 117 /// \returns the parent basic block if all of the instructions in \p VL
 118 /// are in the same block or null otherwise.
 119 static BasicBlock *getSameBlock(ArrayRef<Value *> VL) {
 120   Instruction *I0 = dyn_cast<Instruction>(VL[0]);
 121   if (!I0)
 122     return 0;
 123   BasicBlock *BB = I0->getParent();
 124   for (int i = 1, e = VL.size(); i < e; i++) {
 125     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(VL[i]);
 126     if (!I)
 127       return 0;
 128
 129     if (BB != I->getParent())
 130       return 0;
 131   }
 132   return BB;
 133 }
 134
 135 /// \returns True if all of the values in \p VL are constants.
 136 static bool allConstant(ArrayRef<Value *> VL) {
 137   for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i < e; ++i)
 138     if (!isa<Constant>(VL[i]))
 139       return false;
 140   return true;
 141 }
 142
 143 /// \returns True if all of the values in \p VL are identical.
 144 static bool isSplat(ArrayRef<Value *> VL) {
 145   for (unsigned i = 1, e = VL.size(); i < e; ++i)
 146     if (VL[i] != VL[0])
 147       return false;
 148   return true;
 149 }
 150
 151 /// \returns The opcode if all of the Instructions in \p VL have the same
 152 /// opcode, or zero.
 153 static unsigned getSameOpcode(ArrayRef<Value *> VL) {
 154   Instruction *I0 = dyn_cast<Instruction>(VL[0]);
 155   if (!I0)
 156     return 0;
 157   unsigned Opcode = I0->getOpcode();
 158   for (int i = 1, e = VL.size(); i < e; i++) {
 159     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(VL[i]);
 160     if (!I || Opcode != I->getOpcode())
 161       return 0;
 162   }
 163   return Opcode;
 164 }
 165
 166 /// \returns The type that all of the values in \p VL have or null if there
 167 /// are different types.
 168 static Type* getSameType(ArrayRef<Value *> VL) {
 169   Type *Ty = VL[0]->getType();
 170   for (int i = 1, e = VL.size(); i < e; i++)
 171     if (VL[i]->getType() != Ty)
 172       return 0;
 173
 174   return Ty;
 175 }
 176
 177 /// \returns True if the ExtractElement instructions in VL can be vectorized
 178 /// to use the original vector.
 179 static bool CanReuseExtract(ArrayRef<Value *> VL) {
 180   assert(Instruction::ExtractElement == getSameOpcode(VL) && "Invalid opcode");
 181   // Check if all of the extracts come from the same vector and from the
 182   // correct offset.
 183   Value *VL0 = VL[0];
 184   ExtractElementInst *E0 = cast<ExtractElementInst>(VL0);
 185   Value *Vec = E0->getOperand(0);
 186
 187   // We have to extract from the same vector type.
 188   unsigned NElts = Vec->getType()->getVectorNumElements();
 189
 190   if (NElts != VL.size())
 191     return false;
 192
 193   // Check that all of the indices extract from the correct offset.
 194   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(E0->getOperand(1));
 195   if (!CI || CI->getZExtValue())
 196     return false;
 197
 198   for (unsigned i = 1, e = VL.size(); i < e; ++i) {
 199     ExtractElementInst *E = cast<ExtractElementInst>(VL[i]);
 200     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(E->getOperand(1));
 201
 202     if (!CI || CI->getZExtValue() != i || E->getOperand(0) != Vec)
 203       return false;
 204   }
 205
 206   return true;
 207 }
 208
 209 /// Bottom Up SLP Vectorizer.
 210 class BoUpSLP {
 211 public:
 212   typedef SmallVector<Value *, 8> ValueList;
 213   typedef SmallVector<Instruction *, 16> InstrList;
 214   typedef SmallPtrSet<Value *, 16> ValueSet;
 215   typedef SmallVector<StoreInst *, 8> StoreList;
 216
 217   BoUpSLP(Function *Func, ScalarEvolution *Se, DataLayout *Dl,
 218           TargetTransformInfo *Tti, AliasAnalysis *Aa, LoopInfo *Li,
 219           DominatorTree *Dt) :
 220     F(Func), SE(Se), DL(Dl), TTI(Tti), AA(Aa), LI(Li), DT(Dt),
 221     Builder(Se->getContext()) {
 222       // Setup the block numbering utility for all of the blocks in the
 223       // function.
 224       for (Function::iterator it = F->begin(), e = F->end(); it != e; ++it) {
 225         BasicBlock *BB = it;
 226         BlocksNumbers[BB] = BlockNumbering(BB);
 227       }
 228     }
 229
 230   /// \brief Vectorize the tree that starts with the elements in \p VL.
 231   /// Returns the vectorized root.
 232   Value *vectorizeTree();
 233
 234   /// \returns the vectorization cost of the subtree that starts at \p VL.
 235   /// A negative number means that this is profitable.
 236   int getTreeCost();
 237
 238   /// Construct a vectorizable tree that starts at \p Roots and is possibly
 239   /// used by a reduction of \p RdxOps.
 240   void buildTree(ArrayRef<Value *> Roots, ValueSet *RdxOps = 0);
 241
 242   /// Clear the internal data structures that are created by 'buildTree'.
 243   void deleteTree() {
 244     RdxOps = 0;
 245     VectorizableTree.clear();
 246     ScalarToTreeEntry.clear();
 247     MustGather.clear();
 248     ExternalUses.clear();
 249     MemBarrierIgnoreList.clear();
 250   }
 251
 252   /// \returns true if the memory operations A and B are consecutive.
 253   bool isConsecutiveAccess(Value *A, Value *B);
 254
 255   /// \brief Perform LICM and CSE on the newly generated gather sequences.
 256   void optimizeGatherSequence();
 257 private:
 258   struct TreeEntry;
 259
 260   /// \returns the cost of the vectorizable entry.
 261   int getEntryCost(TreeEntry *E);
 262
 263   /// This is the recursive part of buildTree.
 264   void buildTree_rec(ArrayRef<Value *> Roots, unsigned Depth);
 265
 266   /// Vectorize a single entry in the tree.
 267   Value *vectorizeTree(TreeEntry *E);
 268
 269   /// Vectorize a single entry in the tree, starting in \p VL.
 270   Value *vectorizeTree(ArrayRef<Value *> VL);
 271
 272   /// \returns the pointer to the vectorized value if \p VL is already
 273   /// vectorized, or NULL. They may happen in cycles.
 274   Value *alreadyVectorized(ArrayRef<Value *> VL) const;
 275
 276   /// \brief Take the pointer operand from the Load/Store instruction.
 277   /// \returns NULL if this is not a valid Load/Store instruction.
 278   static Value *getPointerOperand(Value *I);
 279
 280   /// \brief Take the address space operand from the Load/Store instruction.
 281   /// \returns -1 if this is not a valid Load/Store instruction.
 282   static unsigned getAddressSpaceOperand(Value *I);
 283
 284   /// \returns the scalarization cost for this type. Scalarization in this
 285   /// context means the creation of vectors from a group of scalars.
 286   int getGatherCost(Type *Ty);
 287
 288   /// \returns the scalarization cost for this list of values. Assuming that
 289   /// this subtree gets vectorized, we may need to extract the values from the
 290   /// roots. This method calculates the cost of extracting the values.
 291   int getGatherCost(ArrayRef<Value *> VL);
 292
 293   /// \returns the AA location that is being access by the instruction.
 294   AliasAnalysis::Location getLocation(Instruction *I);
 295
 296   /// \brief Checks if it is possible to sink an instruction from
 297   /// \p Src to \p Dst.
 298   /// \returns the pointer to the barrier instruction if we can't sink.
 299   Value *getSinkBarrier(Instruction *Src, Instruction *Dst);
 300
 301   /// \returns the index of the last instruction in the BB from \p VL.
 302   int getLastIndex(ArrayRef<Value *> VL);
 303
 304   /// \returns the Instruction in the bundle \p VL.
 305   Instruction *getLastInstruction(ArrayRef<Value *> VL);
 306
 307   /// \brief Set the Builder insert point to one after the last instruction in
 308   /// the bundle
 309   void setInsertPointAfterBundle(ArrayRef<Value *> VL);
 310
 311   /// \returns a vector from a collection of scalars in \p VL.
 312   Value *Gather(ArrayRef<Value *> VL, VectorType *Ty);
 313
 314   struct TreeEntry {
 315     TreeEntry() : Scalars(), VectorizedValue(0), LastScalarIndex(0),
 316     NeedToGather(0) {}
 317
 318     /// \returns true if the scalars in VL are equal to this entry.
 319     bool isSame(ArrayRef<Value *> VL) const {
 320       assert(VL.size() == Scalars.size() && "Invalid size");
 321       for (int i = 0, e = VL.size(); i != e; ++i)
 322         if (VL[i] != Scalars[i])
 323           return false;
 324       return true;
 325     }
 326
 327     /// A vector of scalars.
 328     ValueList Scalars;
 329
 330     /// The Scalars are vectorized into this value. It is initialized to Null.
 331     Value *VectorizedValue;
 332
 333     /// The index in the basic block of the last scalar.
 334     int LastScalarIndex;
 335
 336     /// Do we need to gather this sequence ?
 337     bool NeedToGather;
 338   };
 339
 340   /// Create a new VectorizableTree entry.
 341   TreeEntry *newTreeEntry(ArrayRef<Value *> VL, bool Vectorized) {
 342     VectorizableTree.push_back(TreeEntry());
 343     int idx = VectorizableTree.size() - 1;
 344     TreeEntry *Last = &VectorizableTree[idx];
 345     Last->Scalars.insert(Last->Scalars.begin(), VL.begin(), VL.end());
 346     Last->NeedToGather = !Vectorized;
 347     if (Vectorized) {
 348       Last->LastScalarIndex = getLastIndex(VL);
 349       for (int i = 0, e = VL.size(); i != e; ++i) {
 350         assert(!ScalarToTreeEntry.count(VL[i]) && "Scalar already in tree!");
 351         ScalarToTreeEntry[VL[i]] = idx;
 352       }
 353     } else {
 354       Last->LastScalarIndex = 0;
 355       MustGather.insert(VL.begin(), VL.end());
 356     }
 357     return Last;
 358   }
 359
 360   /// -- Vectorization State --
 361   /// Holds all of the tree entries.
 362   std::vector<TreeEntry> VectorizableTree;
 363
 364   /// Maps a specific scalar to its tree entry.
 365   SmallDenseMap<Value*, int> ScalarToTreeEntry;
 366
 367   /// A list of scalars that we found that we need to keep as scalars.
 368   ValueSet MustGather;
 369
 370   /// This POD struct describes one external user in the vectorized tree.
 371   struct ExternalUser {
 372     ExternalUser (Value *S, llvm::User *U, int L) :
 373       Scalar(S), User(U), Lane(L){};
 374     // Which scalar in our function.
 375     Value *Scalar;
 376     // Which user that uses the scalar.
 377     llvm::User *User;
 378     // Which lane does the scalar belong to.
 379     int Lane;
 380   };
 381   typedef SmallVector<ExternalUser, 16> UserList;
 382
 383   /// A list of values that need to extracted out of the tree.
 384   /// This list holds pairs of (Internal Scalar : External User).
 385   UserList ExternalUses;
 386
 387   /// A list of instructions to ignore while sinking
 388   /// memory instructions. This map must be reset between runs of getCost.
 389   ValueSet MemBarrierIgnoreList;
 390
 391   /// Holds all of the instructions that we gathered.
 392   SetVector<Instruction *> GatherSeq;
 393
 394   /// Numbers instructions in different blocks.
 395   DenseMap<BasicBlock *, BlockNumbering> BlocksNumbers;
 396
 397   /// Reduction operators.
 398   ValueSet *RdxOps;
 399
 400   // Analysis and block reference.
 401   Function *F;
 402   ScalarEvolution *SE;
 403   DataLayout *DL;
 404   TargetTransformInfo *TTI;
 405   AliasAnalysis *AA;
 406   LoopInfo *LI;
 407   DominatorTree *DT;
 408   /// Instruction builder to construct the vectorized tree.
 409   IRBuilder<> Builder;
 410 };
 411
 412 void BoUpSLP::buildTree(ArrayRef<Value *> Roots, ValueSet *Rdx) {
 413   deleteTree();
 414   RdxOps = Rdx;
 415   if (!getSameType(Roots))
 416     return;
 417   buildTree_rec(Roots, 0);
 418
 419   // Collect the values that we need to extract from the tree.
 420   for (int EIdx = 0, EE = VectorizableTree.size(); EIdx < EE; ++EIdx) {
 421     TreeEntry *Entry = &VectorizableTree[EIdx];
 422
 423     // For each lane:
 424     for (int Lane = 0, LE = Entry->Scalars.size(); Lane != LE; ++Lane) {
 425       Value *Scalar = Entry->Scalars[Lane];
 426
 427       // No need to handle users of gathered values.
 428       if (Entry->NeedToGather)
 429         continue;
 430
 431       for (Value::use_iterator User = Scalar->use_begin(),
 432            UE = Scalar->use_end(); User != UE; ++User) {
 433         DEBUG(dbgs() << "SLP: Checking user:" << **User << ".\n");
 434
 435         bool Gathered = MustGather.count(*User);
 436
 437         // Skip in-tree scalars that become vectors.
 438         if (ScalarToTreeEntry.count(*User) && !Gathered) {
 439           DEBUG(dbgs() << "SLP: \tInternal user will be removed:" <<
 440                 **User << ".\n");
 441           int Idx = ScalarToTreeEntry[*User]; (void) Idx;
 442           assert(!VectorizableTree[Idx].NeedToGather && "Bad state");
 443           continue;
 444         }
 445         Instruction *UserInst = dyn_cast<Instruction>(*User);
 446         if (!UserInst)
 447           continue;
 448
 449         // Ignore uses that are part of the reduction.
 450         if (Rdx && std::find(Rdx->begin(), Rdx->end(), UserInst) != Rdx->end())
 451           continue;
 452
 453         DEBUG(dbgs() << "SLP: Need to extract:" << **User << " from lane " <<
 454               Lane << " from " << *Scalar << ".\n");
 455         ExternalUses.push_back(ExternalUser(Scalar, *User, Lane));
 456       }
 457     }
 458   }
 459 }
 460
 461
 462 void BoUpSLP::buildTree_rec(ArrayRef<Value *> VL, unsigned Depth) {
 463   bool SameTy = getSameType(VL); (void)SameTy;
 464   assert(SameTy && "Invalid types!");
 465
 466   if (Depth == RecursionMaxDepth) {
 467     DEBUG(dbgs() << "SLP: Gathering due to max recursion depth.\n");
 468     newTreeEntry(VL, false);
 469     return;
 470   }
 471
 472   // Don't handle vectors.
 473   if (VL[0]->getType()->isVectorTy()) {
 474     DEBUG(dbgs() << "SLP: Gathering due to vector type.\n");
 475     newTreeEntry(VL, false);
 476     return;
 477   }
 478
 479   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(VL[0]))
 480     if (SI->getValueOperand()->getType()->isVectorTy()) {
 481       DEBUG(dbgs() << "SLP: Gathering due to store vector type.\n");
 482       newTreeEntry(VL, false);
 483       return;
 484     }
 485
 486   // If all of the operands are identical or constant we have a simple solution.
 487   if (allConstant(VL) || isSplat(VL) || !getSameBlock(VL) ||
 488       !getSameOpcode(VL)) {
 489     DEBUG(dbgs() << "SLP: Gathering due to C,S,B,O. \n");
 490     newTreeEntry(VL, false);
 491     return;
 492   }
 493
 494   // We now know that this is a vector of instructions of the same type from
 495   // the same block.
 496
 497   // Check if this is a duplicate of another entry.
 498   if (ScalarToTreeEntry.count(VL[0])) {
 499     int Idx = ScalarToTreeEntry[VL[0]];
 500     TreeEntry *E = &VectorizableTree[Idx];
 501     for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i != e; ++i) {
 502       DEBUG(dbgs() << "SLP: \tChecking bundle: " << *VL[i] << ".\n");
 503       if (E->Scalars[i] != VL[i]) {
 504         DEBUG(dbgs() << "SLP: Gathering due to partial overlap.\n");
 505         newTreeEntry(VL, false);
 506         return;
 507       }
 508     }
 509     DEBUG(dbgs() << "SLP: Perfect diamond merge at " << *VL[0] << ".\n");
 510     return;
 511   }
 512
 513   // Check that none of the instructions in the bundle are already in the tree.
 514   for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i != e; ++i) {
 515     if (ScalarToTreeEntry.count(VL[i])) {
 516       DEBUG(dbgs() << "SLP: The instruction (" << *VL[i] <<
 517             ") is already in tree.\n");
 518       newTreeEntry(VL, false);
 519       return;
 520     }
 521   }
 522
 523   // If any of the scalars appears in the table OR it is marked as a value that
 524   // needs to stat scalar then we need to gather the scalars.
 525   for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i != e; ++i) {
 526     if (ScalarToTreeEntry.count(VL[i]) || MustGather.count(VL[i])) {
 527       DEBUG(dbgs() << "SLP: Gathering due to gathered scalar. \n");
 528       newTreeEntry(VL, false);
 529       return;
 530     }
 531   }
 532
 533   // Check that all of the users of the scalars that we want to vectorize are
 534   // schedulable.
 535   Instruction *VL0 = cast<Instruction>(VL[0]);
 536   int MyLastIndex = getLastIndex(VL);
 537   BasicBlock *BB = cast<Instruction>(VL0)->getParent();
 538
 539   for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i != e; ++i) {
 540     Instruction *Scalar = cast<Instruction>(VL[i]);
 541     DEBUG(dbgs() << "SLP: Checking users of  " << *Scalar << ". \n");
 542     for (Value::use_iterator U = Scalar->use_begin(), UE = Scalar->use_end();
 543          U != UE; ++U) {
 544       DEBUG(dbgs() << "SLP: \tUser " << **U << ". \n");
 545       Instruction *User = dyn_cast<Instruction>(*U);
 546       if (!User) {
 547         DEBUG(dbgs() << "SLP: Gathering due unknown user. \n");
 548         newTreeEntry(VL, false);
 549         return;
 550       }
 551
 552       // We don't care if the user is in a different basic block.
 553       BasicBlock *UserBlock = User->getParent();
 554       if (UserBlock != BB) {
 555         DEBUG(dbgs() << "SLP: User from a different basic block "
 556               << *User << ". \n");
 557         continue;
 558       }
 559
 560       // If this is a PHINode within this basic block then we can place the
 561       // extract wherever we want.
 562       if (isa<PHINode>(*User)) {
 563         DEBUG(dbgs() << "SLP: \tWe can schedule PHIs:" << *User << ". \n");
 564         continue;
 565       }
 566
 567       // Check if this is a safe in-tree user.
 568       if (ScalarToTreeEntry.count(User)) {
 569         int Idx = ScalarToTreeEntry[User];
 570         int VecLocation = VectorizableTree[Idx].LastScalarIndex;
 571         if (VecLocation <= MyLastIndex) {
 572           DEBUG(dbgs() << "SLP: Gathering due to unschedulable vector. \n");
 573           newTreeEntry(VL, false);
 574           return;
 575         }
 576         DEBUG(dbgs() << "SLP: In-tree user (" << *User << ") at #" <<
 577               VecLocation << " vector value (" << *Scalar << ") at #"
 578               << MyLastIndex << ".\n");
 579         continue;
 580       }
 581
 582       // This user is part of the reduction.
 583       if (RdxOps && RdxOps->count(User))
 584         continue;
 585
 586       // Make sure that we can schedule this unknown user.
 587       BlockNumbering &BN = BlocksNumbers[BB];
 588       int UserIndex = BN.getIndex(User);
 589       if (UserIndex < MyLastIndex) {
 590
 591         DEBUG(dbgs() << "SLP: Can't schedule extractelement for "
 592               << *User << ". \n");
 593         newTreeEntry(VL, false);
 594         return;
 595       }
 596     }
 597   }
 598
 599   // Check that every instructions appears once in this bundle.
 600   for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i < e; ++i)
 601     for (unsigned j = i+1; j < e; ++j)
 602       if (VL[i] == VL[j]) {
 603         DEBUG(dbgs() << "SLP: Scalar used twice in bundle.\n");
 604         newTreeEntry(VL, false);
 605         return;
 606       }
 607
 608   // Check that instructions in this bundle don't reference other instructions.
 609   // The runtime of this check is O(N * N-1 * uses(N)) and a typical N is 4.
 610   for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i < e; ++i) {
 611     for (Value::use_iterator U = VL[i]->use_begin(), UE = VL[i]->use_end();
 612          U != UE; ++U) {
 613       for (unsigned j = 0; j < e; ++j) {
 614         if (i != j && *U == VL[j]) {
 615           DEBUG(dbgs() << "SLP: Intra-bundle dependencies!" << **U << ". \n");
 616           newTreeEntry(VL, false);
 617           return;
 618         }
 619       }
 620     }
 621   }
 622
 623   DEBUG(dbgs() << "SLP: We are able to schedule this bundle.\n");
 624
 625   unsigned Opcode = getSameOpcode(VL);
 626
 627   // Check if it is safe to sink the loads or the stores.
 628   if (Opcode == Instruction::Load || Opcode == Instruction::Store) {
 629     Instruction *Last = getLastInstruction(VL);
 630
 631     for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i < e; ++i) {
 632       if (VL[i] == Last)
 633         continue;
 634       Value *Barrier = getSinkBarrier(cast<Instruction>(VL[i]), Last);
 635       if (Barrier) {
 636         DEBUG(dbgs() << "SLP: Can't sink " << *VL[i] << "\n down to " << *Last
 637               << "\n because of " << *Barrier << ".  Gathering.\n");
 638         newTreeEntry(VL, false);
 639         return;
 640       }
 641     }
 642   }
 643
 644   switch (Opcode) {
 645     case Instruction::PHI: {
 646       PHINode *PH = dyn_cast<PHINode>(VL0);
 647
 648       // Check for terminator values (e.g. invoke).
 649       for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j)
 650         for (unsigned i = 0, e = PH->getNumIncomingValues(); i < e; ++i) {
 651           TerminatorInst *Term = dyn_cast<TerminatorInst>(cast<PHINode>(VL[j])->getIncomingValue(i));
 652           if (Term) {
 653             DEBUG(dbgs() << "SLP: Need to swizzle PHINodes (TerminatorInst use).\n");
 654             newTreeEntry(VL, false);
 655             return;
 656           }
 657         }
 658
 659       newTreeEntry(VL, true);
 660       DEBUG(dbgs() << "SLP: added a vector of PHINodes.\n");
 661
 662       for (unsigned i = 0, e = PH->getNumIncomingValues(); i < e; ++i) {
 663         ValueList Operands;
 664         // Prepare the operand vector.
 665         for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j)
 666           Operands.push_back(cast<PHINode>(VL[j])->getIncomingValue(i));
 667
 668         buildTree_rec(Operands, Depth + 1);
 669       }
 670       return;
 671     }
 672     case Instruction::ExtractElement: {
 673       bool Reuse = CanReuseExtract(VL);
 674       if (Reuse) {
 675         DEBUG(dbgs() << "SLP: Reusing extract sequence.\n");
 676       }
 677       newTreeEntry(VL, Reuse);
 678       return;
 679     }
 680     case Instruction::Load: {
 681       // Check if the loads are consecutive or of we need to swizzle them.
 682       for (unsigned i = 0, e = VL.size() - 1; i < e; ++i)
 683         if (!isConsecutiveAccess(VL[i], VL[i + 1])) {
 684           newTreeEntry(VL, false);
 685           DEBUG(dbgs() << "SLP: Need to swizzle loads.\n");
 686           return;
 687         }
 688
 689       newTreeEntry(VL, true);
 690       DEBUG(dbgs() << "SLP: added a vector of loads.\n");
 691       return;
 692     }
 693     case Instruction::ZExt:
 694     case Instruction::SExt:
 695     case Instruction::FPToUI:
 696     case Instruction::FPToSI:
 697     case Instruction::FPExt:
 698     case Instruction::PtrToInt:
 699     case Instruction::IntToPtr:
 700     case Instruction::SIToFP:
 701     case Instruction::UIToFP:
 702     case Instruction::Trunc:
 703     case Instruction::FPTrunc:
 704     case Instruction::BitCast: {
 705       Type *SrcTy = VL0->getOperand(0)->getType();
 706       for (unsigned i = 0; i < VL.size(); ++i) {
 707         Type *Ty = cast<Instruction>(VL[i])->getOperand(0)->getType();
 708         if (Ty != SrcTy || Ty->isAggregateType() || Ty->isVectorTy()) {
 709           newTreeEntry(VL, false);
 710           DEBUG(dbgs() << "SLP: Gathering casts with different src types.\n");
 711           return;
 712         }
 713       }
 714       newTreeEntry(VL, true);
 715       DEBUG(dbgs() << "SLP: added a vector of casts.\n");
 716
 717       for (unsigned i = 0, e = VL0->getNumOperands(); i < e; ++i) {
 718         ValueList Operands;
 719         // Prepare the operand vector.
 720         for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j)
 721           Operands.push_back(cast<Instruction>(VL[j])->getOperand(i));
 722
 723         buildTree_rec(Operands, Depth+1);
 724       }
 725       return;
 726     }
 727     case Instruction::ICmp:
 728     case Instruction::FCmp: {
 729       // Check that all of the compares have the same predicate.
 730       CmpInst::Predicate P0 = dyn_cast<CmpInst>(VL0)->getPredicate();
 731       Type *ComparedTy = cast<Instruction>(VL[0])->getOperand(0)->getType();
 732       for (unsigned i = 1, e = VL.size(); i < e; ++i) {
 733         CmpInst *Cmp = cast<CmpInst>(VL[i]);
 734         if (Cmp->getPredicate() != P0 ||
 735             Cmp->getOperand(0)->getType() != ComparedTy) {
 736           newTreeEntry(VL, false);
 737           DEBUG(dbgs() << "SLP: Gathering cmp with different predicate.\n");
 738           return;
 739         }
 740       }
 741
 742       newTreeEntry(VL, true);
 743       DEBUG(dbgs() << "SLP: added a vector of compares.\n");
 744
 745       for (unsigned i = 0, e = VL0->getNumOperands(); i < e; ++i) {
 746         ValueList Operands;
 747         // Prepare the operand vector.
 748         for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j)
 749           Operands.push_back(cast<Instruction>(VL[j])->getOperand(i));
 750
 751         buildTree_rec(Operands, Depth+1);
 752       }
 753       return;
 754     }
 755     case Instruction::Select:
 756     case Instruction::Add:
 757     case Instruction::FAdd:
 758     case Instruction::Sub:
 759     case Instruction::FSub:
 760     case Instruction::Mul:
 761     case Instruction::FMul:
 762     case Instruction::UDiv:
 763     case Instruction::SDiv:
 764     case Instruction::FDiv:
 765     case Instruction::URem:
 766     case Instruction::SRem:
 767     case Instruction::FRem:
 768     case Instruction::Shl:
 769     case Instruction::LShr:
 770     case Instruction::AShr:
 771     case Instruction::And:
 772     case Instruction::Or:
 773     case Instruction::Xor: {
 774       newTreeEntry(VL, true);
 775       DEBUG(dbgs() << "SLP: added a vector of bin op.\n");
 776
 777       for (unsigned i = 0, e = VL0->getNumOperands(); i < e; ++i) {
 778         ValueList Operands;
 779         // Prepare the operand vector.
 780         for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j)
 781           Operands.push_back(cast<Instruction>(VL[j])->getOperand(i));
 782
 783         buildTree_rec(Operands, Depth+1);
 784       }
 785       return;
 786     }
 787     case Instruction::Store: {
 788       // Check if the stores are consecutive or of we need to swizzle them.
 789       for (unsigned i = 0, e = VL.size() - 1; i < e; ++i)
 790         if (!isConsecutiveAccess(VL[i], VL[i + 1])) {
 791           newTreeEntry(VL, false);
 792           DEBUG(dbgs() << "SLP: Non consecutive store.\n");
 793           return;
 794         }
 795
 796       newTreeEntry(VL, true);
 797       DEBUG(dbgs() << "SLP: added a vector of stores.\n");
 798
 799       ValueList Operands;
 800       for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j)
 801         Operands.push_back(cast<Instruction>(VL[j])->getOperand(0));
 802
 803       // We can ignore these values because we are sinking them down.
 804       MemBarrierIgnoreList.insert(VL.begin(), VL.end());
 805       buildTree_rec(Operands, Depth + 1);
 806       return;
 807     }
 808     default:
 809       newTreeEntry(VL, false);
 810       DEBUG(dbgs() << "SLP: Gathering unknown instruction.\n");
 811       return;
 812   }
 813 }
 814
 815 int BoUpSLP::getEntryCost(TreeEntry *E) {
 816   ArrayRef<Value*> VL = E->Scalars;
 817
 818   Type *ScalarTy = VL[0]->getType();
 819   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(VL[0]))
 820     ScalarTy = SI->getValueOperand()->getType();
 821   VectorType *VecTy = VectorType::get(ScalarTy, VL.size());
 822
 823   if (E->NeedToGather) {
 824     if (allConstant(VL))
 825       return 0;
 826     if (isSplat(VL)) {
 827       return TTI->getShuffleCost(TargetTransformInfo::SK_Broadcast, VecTy, 0);
 828     }
 829     return getGatherCost(E->Scalars);
 830   }
 831
 832   assert(getSameOpcode(VL) && getSameType(VL) && getSameBlock(VL) &&
 833          "Invalid VL");
 834   Instruction *VL0 = cast<Instruction>(VL[0]);
 835   unsigned Opcode = VL0->getOpcode();
 836   switch (Opcode) {
 837     case Instruction::PHI: {
 838       return 0;
 839     }
 840     case Instruction::ExtractElement: {
 841       if (CanReuseExtract(VL))
 842         return 0;
 843       return getGatherCost(VecTy);
 844     }
 845     case Instruction::ZExt:
 846     case Instruction::SExt:
 847     case Instruction::FPToUI:
 848     case Instruction::FPToSI:
 849     case Instruction::FPExt:
 850     case Instruction::PtrToInt:
 851     case Instruction::IntToPtr:
 852     case Instruction::SIToFP:
 853     case Instruction::UIToFP:
 854     case Instruction::Trunc:
 855     case Instruction::FPTrunc:
 856     case Instruction::BitCast: {
 857       Type *SrcTy = VL0->getOperand(0)->getType();
 858
 859       // Calculate the cost of this instruction.
 860       int ScalarCost = VL.size() * TTI->getCastInstrCost(VL0->getOpcode(),
 861                                                          VL0->getType(), SrcTy);
 862
 863       VectorType *SrcVecTy = VectorType::get(SrcTy, VL.size());
 864       int VecCost = TTI->getCastInstrCost(VL0->getOpcode(), VecTy, SrcVecTy);
 865       return VecCost - ScalarCost;
 866     }
 867     case Instruction::FCmp:
 868     case Instruction::ICmp:
 869     case Instruction::Select:
 870     case Instruction::Add:
 871     case Instruction::FAdd:
 872     case Instruction::Sub:
 873     case Instruction::FSub:
 874     case Instruction::Mul:
 875     case Instruction::FMul:
 876     case Instruction::UDiv:
 877     case Instruction::SDiv:
 878     case Instruction::FDiv:
 879     case Instruction::URem:
 880     case Instruction::SRem:
 881     case Instruction::FRem:
 882     case Instruction::Shl:
 883     case Instruction::LShr:
 884     case Instruction::AShr:
 885     case Instruction::And:
 886     case Instruction::Or:
 887     case Instruction::Xor: {
 888       // Calculate the cost of this instruction.
 889       int ScalarCost = 0;
 890       int VecCost = 0;
 891       if (Opcode == Instruction::FCmp || Opcode == Instruction::ICmp ||
 892           Opcode == Instruction::Select) {
 893         VectorType *MaskTy = VectorType::get(Builder.getInt1Ty(), VL.size());
 894         ScalarCost = VecTy->getNumElements() *
 895         TTI->getCmpSelInstrCost(Opcode, ScalarTy, Builder.getInt1Ty());
 896         VecCost = TTI->getCmpSelInstrCost(Opcode, VecTy, MaskTy);
 897       } else {
 898         ScalarCost = VecTy->getNumElements() *
 899         TTI->getArithmeticInstrCost(Opcode, ScalarTy);
 900         VecCost = TTI->getArithmeticInstrCost(Opcode, VecTy);
 901       }
 902       return VecCost - ScalarCost;
 903     }
 904     case Instruction::Load: {
 905       // Cost of wide load - cost of scalar loads.
 906       int ScalarLdCost = VecTy->getNumElements() *
 907       TTI->getMemoryOpCost(Instruction::Load, ScalarTy, 1, 0);
 908       int VecLdCost = TTI->getMemoryOpCost(Instruction::Load, ScalarTy, 1, 0);
 909       return VecLdCost - ScalarLdCost;
 910     }
 911     case Instruction::Store: {
 912       // We know that we can merge the stores. Calculate the cost.
 913       int ScalarStCost = VecTy->getNumElements() *
 914       TTI->getMemoryOpCost(Instruction::Store, ScalarTy, 1, 0);
 915       int VecStCost = TTI->getMemoryOpCost(Instruction::Store, ScalarTy, 1, 0);
 916       return VecStCost - ScalarStCost;
 917     }
 918     default:
 919       llvm_unreachable("Unknown instruction");
 920   }
 921 }
 922
 923 int BoUpSLP::getTreeCost() {
 924   int Cost = 0;
 925   DEBUG(dbgs() << "SLP: Calculating cost for tree of size " <<
 926         VectorizableTree.size() << ".\n");
 927
 928   // Don't vectorize tiny trees. Small load/store chains or consecutive stores
 929   // of constants will be vectoried in SelectionDAG in MergeConsecutiveStores.
 930   // The SelectionDAG vectorizer can only handle pairs (trees of height = 2).
 931   if (VectorizableTree.size() < 3) {
 932     if (!VectorizableTree.size()) {
 933       assert(!ExternalUses.size() && "We should not have any external users");
 934     }
 935     return INT_MAX;
 936   }
 937
 938   unsigned BundleWidth = VectorizableTree[0].Scalars.size();
 939
 940   for (unsigned i = 0, e = VectorizableTree.size(); i != e; ++i) {
 941     int C = getEntryCost(&VectorizableTree[i]);
 942     DEBUG(dbgs() << "SLP: Adding cost " << C << " for bundle that starts with "
 943           << *VectorizableTree[i].Scalars[0] << " .\n");
 944     Cost += C;
 945   }
 946
 947   int ExtractCost = 0;
 948   for (UserList::iterator I = ExternalUses.begin(), E = ExternalUses.end();
 949        I != E; ++I) {
 950
 951     VectorType *VecTy = VectorType::get(I->Scalar->getType(), BundleWidth);
 952     ExtractCost += TTI->getVectorInstrCost(Instruction::ExtractElement, VecTy,
 953                                            I->Lane);
 954   }
 955
 956
 957   DEBUG(dbgs() << "SLP: Total Cost " << Cost + ExtractCost<< ".\n");
 958   return  Cost + ExtractCost;
 959 }
 960
 961 int BoUpSLP::getGatherCost(Type *Ty) {
 962   int Cost = 0;
 963   for (unsigned i = 0, e = cast<VectorType>(Ty)->getNumElements(); i < e; ++i)
 964     Cost += TTI->getVectorInstrCost(Instruction::InsertElement, Ty, i);
 965   return Cost;
 966 }
 967
 968 int BoUpSLP::getGatherCost(ArrayRef<Value *> VL) {
 969   // Find the type of the operands in VL.
 970   Type *ScalarTy = VL[0]->getType();
 971   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(VL[0]))
 972     ScalarTy = SI->getValueOperand()->getType();
 973   VectorType *VecTy = VectorType::get(ScalarTy, VL.size());
 974   // Find the cost of inserting/extracting values from the vector.
 975   return getGatherCost(VecTy);
 976 }
 977
 978 AliasAnalysis::Location BoUpSLP::getLocation(Instruction *I) {
 979   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I))
 980     return AA->getLocation(SI);
 981   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
 982     return AA->getLocation(LI);
 983   return AliasAnalysis::Location();
 984 }
 985
 986 Value *BoUpSLP::getPointerOperand(Value *I) {
 987   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
 988     return LI->getPointerOperand();
 989   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I))
 990     return SI->getPointerOperand();
 991   return 0;
 992 }
 993
 994 unsigned BoUpSLP::getAddressSpaceOperand(Value *I) {
 995   if (LoadInst *L = dyn_cast<LoadInst>(I))
 996     return L->getPointerAddressSpace();
 997   if (StoreInst *S = dyn_cast<StoreInst>(I))
 998     return S->getPointerAddressSpace();
 999   return -1;
1000 }
1001
1002 bool BoUpSLP::isConsecutiveAccess(Value *A, Value *B) {
1003   Value *PtrA = getPointerOperand(A);
1004   Value *PtrB = getPointerOperand(B);
1005   unsigned ASA = getAddressSpaceOperand(A);
1006   unsigned ASB = getAddressSpaceOperand(B);
1007
1008   // Check that the address spaces match and that the pointers are valid.
1009   if (!PtrA || !PtrB || (ASA != ASB))
1010     return false;
1011
1012   // Make sure that A and B are different pointers of the same type.
1013   if (PtrA == PtrB || PtrA->getType() != PtrB->getType())
1014     return false;
1015
1016   unsigned PtrBitWidth = DL->getPointerSizeInBits(ASA);
1017   Type *Ty = cast<PointerType>(PtrA->getType())->getElementType();
1018   APInt Size(PtrBitWidth, DL->getTypeStoreSize(Ty));
1019
1020   APInt OffsetA(PtrBitWidth, 0), OffsetB(PtrBitWidth, 0);
1021   PtrA = PtrA->stripAndAccumulateInBoundsConstantOffsets(*DL, OffsetA);
1022   PtrB = PtrB->stripAndAccumulateInBoundsConstantOffsets(*DL, OffsetB);
1023
1024   APInt OffsetDelta = OffsetB - OffsetA;
1025
1026   // Check if they are based on the same pointer. That makes the offsets
1027   // sufficient.
1028   if (PtrA == PtrB)
1029     return OffsetDelta == Size;
1030
1031   // Compute the necessary base pointer delta to have the necessary final delta
1032   // equal to the size.
1033   APInt BaseDelta = Size - OffsetDelta;
1034
1035   // Otherwise compute the distance with SCEV between the base pointers.
1036   const SCEV *PtrSCEVA = SE->getSCEV(PtrA);
1037   const SCEV *PtrSCEVB = SE->getSCEV(PtrB);
1038   const SCEV *C = SE->getConstant(BaseDelta);
1039   const SCEV *X = SE->getAddExpr(PtrSCEVA, C);
1040   return X == PtrSCEVB;
1041 }
1042
1043 Value *BoUpSLP::getSinkBarrier(Instruction *Src, Instruction *Dst) {
1044   assert(Src->getParent() == Dst->getParent() && "Not the same BB");
1045   BasicBlock::iterator I = Src, E = Dst;
1046   /// Scan all of the instruction from SRC to DST and check if
1047   /// the source may alias.
1048   for (++I; I != E; ++I) {
1049     // Ignore store instructions that are marked as 'ignore'.
1050     if (MemBarrierIgnoreList.count(I))
1051       continue;
1052     if (Src->mayWriteToMemory()) /* Write */ {
1053       if (!I->mayReadOrWriteMemory())
1054         continue;
1055     } else /* Read */ {
1056       if (!I->mayWriteToMemory())
1057         continue;
1058     }
1059     AliasAnalysis::Location A = getLocation(&*I);
1060     AliasAnalysis::Location B = getLocation(Src);
1061
1062     if (!A.Ptr || !B.Ptr || AA->alias(A, B))
1063       return I;
1064   }
1065   return 0;
1066 }
1067
1068 int BoUpSLP::getLastIndex(ArrayRef<Value *> VL) {
1069   BasicBlock *BB = cast<Instruction>(VL[0])->getParent();
1070   assert(BB == getSameBlock(VL) && BlocksNumbers.count(BB) && "Invalid block");
1071   BlockNumbering &BN = BlocksNumbers[BB];
1072
1073   int MaxIdx = BN.getIndex(BB->getFirstNonPHI());
1074   for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i < e; ++i)
1075     MaxIdx = std::max(MaxIdx, BN.getIndex(cast<Instruction>(VL[i])));
1076   return MaxIdx;
1077 }
1078
1079 Instruction *BoUpSLP::getLastInstruction(ArrayRef<Value *> VL) {
1080   BasicBlock *BB = cast<Instruction>(VL[0])->getParent();
1081   assert(BB == getSameBlock(VL) && BlocksNumbers.count(BB) && "Invalid block");
1082   BlockNumbering &BN = BlocksNumbers[BB];
1083
1084   int MaxIdx = BN.getIndex(cast<Instruction>(VL[0]));
1085   for (unsigned i = 1, e = VL.size(); i < e; ++i)
1086     MaxIdx = std::max(MaxIdx, BN.getIndex(cast<Instruction>(VL[i])));
1087   Instruction *I = BN.getInstruction(MaxIdx);
1088   assert(I && "bad location");
1089   return I;
1090 }
1091
1092 void BoUpSLP::setInsertPointAfterBundle(ArrayRef<Value *> VL) {
1093   Instruction *VL0 = cast<Instruction>(VL[0]);
1094   Instruction *LastInst = getLastInstruction(VL);
1095   BasicBlock::iterator NextInst = LastInst;
1096   ++NextInst;
1097   Builder.SetInsertPoint(VL0->getParent(), NextInst);
1098   Builder.SetCurrentDebugLocation(VL0->getDebugLoc());
1099 }
1100
1101 Value *BoUpSLP::Gather(ArrayRef<Value *> VL, VectorType *Ty) {
1102   Value *Vec = UndefValue::get(Ty);
1103   // Generate the 'InsertElement' instruction.
1104   for (unsigned i = 0; i < Ty->getNumElements(); ++i) {
1105     Vec = Builder.CreateInsertElement(Vec, VL[i], Builder.getInt32(i));
1106     if (Instruction *Insrt = dyn_cast<Instruction>(Vec)) {
1107       GatherSeq.insert(Insrt);
1108
1109       // Add to our 'need-to-extract' list.
1110       if (ScalarToTreeEntry.count(VL[i])) {
1111         int Idx = ScalarToTreeEntry[VL[i]];
1112         TreeEntry *E = &VectorizableTree[Idx];
1113         // Find which lane we need to extract.
1114         int FoundLane = -1;
1115         for (unsigned Lane = 0, LE = VL.size(); Lane != LE; ++Lane) {
1116           // Is this the lane of the scalar that we are looking for ?
1117           if (E->Scalars[Lane] == VL[i]) {
1118             FoundLane = Lane;
1119             break;
1120           }
1121         }
1122         assert(FoundLane >= 0 && "Could not find the correct lane");
1123         ExternalUses.push_back(ExternalUser(VL[i], Insrt, FoundLane));
1124       }
1125     }
1126   }
1127
1128   return Vec;
1129 }
1130
1131 Value *BoUpSLP::alreadyVectorized(ArrayRef<Value *> VL) const {
1132   SmallDenseMap<Value*, int>::const_iterator Entry
1133     = ScalarToTreeEntry.find(VL[0]);
1134   if (Entry != ScalarToTreeEntry.end()) {
1135     int Idx = Entry->second;
1136     const TreeEntry *En = &VectorizableTree[Idx];
1137     if (En->isSame(VL) && En->VectorizedValue)
1138       return En->VectorizedValue;
1139   }
1140   return 0;
1141 }
1142
1143 Value *BoUpSLP::vectorizeTree(ArrayRef<Value *> VL) {
1144   if (ScalarToTreeEntry.count(VL[0])) {
1145     int Idx = ScalarToTreeEntry[VL[0]];
1146     TreeEntry *E = &VectorizableTree[Idx];
1147     if (E->isSame(VL))
1148       return vectorizeTree(E);
1149   }
1150
1151   Type *ScalarTy = VL[0]->getType();
1152   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(VL[0]))
1153     ScalarTy = SI->getValueOperand()->getType();
1154   VectorType *VecTy = VectorType::get(ScalarTy, VL.size());
1155
1156   return Gather(VL, VecTy);
1157 }
1158
1159 Value *BoUpSLP::vectorizeTree(TreeEntry *E) {
1160   IRBuilder<>::InsertPointGuard Guard(Builder);
1161
1162   if (E->VectorizedValue) {
1163     DEBUG(dbgs() << "SLP: Diamond merged for " << *E->Scalars[0] << ".\n");
1164     return E->VectorizedValue;
1165   }
1166
1167   Instruction *VL0 = cast<Instruction>(E->Scalars[0]);
1168   Type *ScalarTy = VL0->getType();
1169   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(VL0))
1170     ScalarTy = SI->getValueOperand()->getType();
1171   VectorType *VecTy = VectorType::get(ScalarTy, E->Scalars.size());
1172
1173   if (E->NeedToGather) {
1174     setInsertPointAfterBundle(E->Scalars);
1175     return Gather(E->Scalars, VecTy);
1176   }
1177
1178   unsigned Opcode = VL0->getOpcode();
1179   assert(Opcode == getSameOpcode(E->Scalars) && "Invalid opcode");
1180
1181   switch (Opcode) {
1182     case Instruction::PHI: {
1183       PHINode *PH = dyn_cast<PHINode>(VL0);
1184       Builder.SetInsertPoint(PH->getParent()->getFirstNonPHI());
1185       Builder.SetCurrentDebugLocation(PH->getDebugLoc());
1186       PHINode *NewPhi = Builder.CreatePHI(VecTy, PH->getNumIncomingValues());
1187       E->VectorizedValue = NewPhi;
1188
1189       // PHINodes may have multiple entries from the same block. We want to
1190       // visit every block once.
1191       SmallSet<BasicBlock*, 4> VisitedBBs;
1192
1193       for (unsigned i = 0, e = PH->getNumIncomingValues(); i < e; ++i) {
1194         ValueList Operands;
1195         BasicBlock *IBB = PH->getIncomingBlock(i);
1196
1197         if (!VisitedBBs.insert(IBB)) {
1198           NewPhi->addIncoming(NewPhi->getIncomingValueForBlock(IBB), IBB);
1199           continue;
1200         }
1201
1202         // Prepare the operand vector.
1203         for (unsigned j = 0; j < E->Scalars.size(); ++j)
1204           Operands.push_back(cast<PHINode>(E->Scalars[j])->
1205                              getIncomingValueForBlock(IBB));
1206
1207         Builder.SetInsertPoint(IBB->getTerminator());
1208         Builder.SetCurrentDebugLocation(PH->getDebugLoc());
1209         Value *Vec = vectorizeTree(Operands);
1210         NewPhi->addIncoming(Vec, IBB);
1211       }
1212
1213       assert(NewPhi->getNumIncomingValues() == PH->getNumIncomingValues() &&
1214              "Invalid number of incoming values");
1215       return NewPhi;
1216     }
1217
1218     case Instruction::ExtractElement: {
1219       if (CanReuseExtract(E->Scalars)) {
1220         Value *V = VL0->getOperand(0);
1221         E->VectorizedValue = V;
1222         return V;
1223       }
1224       return Gather(E->Scalars, VecTy);
1225     }
1226     case Instruction::ZExt:
1227     case Instruction::SExt:
1228     case Instruction::FPToUI:
1229     case Instruction::FPToSI:
1230     case Instruction::FPExt:
1231     case Instruction::PtrToInt:
1232     case Instruction::IntToPtr:
1233     case Instruction::SIToFP:
1234     case Instruction::UIToFP:
1235     case Instruction::Trunc:
1236     case Instruction::FPTrunc:
1237     case Instruction::BitCast: {
1238       ValueList INVL;
1239       for (int i = 0, e = E->Scalars.size(); i < e; ++i)
1240         INVL.push_back(cast<Instruction>(E->Scalars[i])->getOperand(0));
1241
1242       setInsertPointAfterBundle(E->Scalars);
1243
1244       Value *InVec = vectorizeTree(INVL);
1245
1246       if (Value *V = alreadyVectorized(E->Scalars))
1247         return V;
1248
1249       CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(VL0);
1250       Value *V = Builder.CreateCast(CI->getOpcode(), InVec, VecTy);
1251       E->VectorizedValue = V;
1252       return V;
1253     }
1254     case Instruction::FCmp:
1255     case Instruction::ICmp: {
1256       ValueList LHSV, RHSV;
1257       for (int i = 0, e = E->Scalars.size(); i < e; ++i) {
1258         LHSV.push_back(cast<Instruction>(E->Scalars[i])->getOperand(0));
1259         RHSV.push_back(cast<Instruction>(E->Scalars[i])->getOperand(1));
1260       }
1261
1262       setInsertPointAfterBundle(E->Scalars);
1263
1264       Value *L = vectorizeTree(LHSV);
1265       Value *R = vectorizeTree(RHSV);
1266
1267       if (Value *V = alreadyVectorized(E->Scalars))
1268         return V;
1269
1270       CmpInst::Predicate P0 = dyn_cast<CmpInst>(VL0)->getPredicate();
1271       Value *V;
1272       if (Opcode == Instruction::FCmp)
1273         V = Builder.CreateFCmp(P0, L, R);
1274       else
1275         V = Builder.CreateICmp(P0, L, R);
1276
1277       E->VectorizedValue = V;
1278       return V;
1279     }
1280     case Instruction::Select: {
1281       ValueList TrueVec, FalseVec, CondVec;
1282       for (int i = 0, e = E->Scalars.size(); i < e; ++i) {
1283         CondVec.push_back(cast<Instruction>(E->Scalars[i])->getOperand(0));
1284         TrueVec.push_back(cast<Instruction>(E->Scalars[i])->getOperand(1));
1285         FalseVec.push_back(cast<Instruction>(E->Scalars[i])->getOperand(2));
1286       }
1287
1288       setInsertPointAfterBundle(E->Scalars);
1289
1290       Value *Cond = vectorizeTree(CondVec);
1291       Value *True = vectorizeTree(TrueVec);
1292       Value *False = vectorizeTree(FalseVec);
1293
1294       if (Value *V = alreadyVectorized(E->Scalars))
1295         return V;
1296
1297       Value *V = Builder.CreateSelect(Cond, True, False);
1298       E->VectorizedValue = V;
1299       return V;
1300     }
1301     case Instruction::Add:
1302     case Instruction::FAdd:
1303     case Instruction::Sub:
1304     case Instruction::FSub:
1305     case Instruction::Mul:
1306     case Instruction::FMul:
1307     case Instruction::UDiv:
1308     case Instruction::SDiv:
1309     case Instruction::FDiv:
1310     case Instruction::URem:
1311     case Instruction::SRem:
1312     case Instruction::FRem:
1313     case Instruction::Shl:
1314     case Instruction::LShr:
1315     case Instruction::AShr:
1316     case Instruction::And:
1317     case Instruction::Or:
1318     case Instruction::Xor: {
1319       ValueList LHSVL, RHSVL;
1320       for (int i = 0, e = E->Scalars.size(); i < e; ++i) {
1321         LHSVL.push_back(cast<Instruction>(E->Scalars[i])->getOperand(0));
1322         RHSVL.push_back(cast<Instruction>(E->Scalars[i])->getOperand(1));
1323       }
1324
1325       setInsertPointAfterBundle(E->Scalars);
1326
1327       Value *LHS = vectorizeTree(LHSVL);
1328       Value *RHS = vectorizeTree(RHSVL);
1329
1330       if (LHS == RHS && isa<Instruction>(LHS)) {
1331         assert((VL0->getOperand(0) == VL0->getOperand(1)) && "Invalid order");
1332       }
1333
1334       if (Value *V = alreadyVectorized(E->Scalars))
1335         return V;
1336
1337       BinaryOperator *BinOp = cast<BinaryOperator>(VL0);
1338       Value *V = Builder.CreateBinOp(BinOp->getOpcode(), LHS, RHS);
1339       E->VectorizedValue = V;
1340       return V;
1341     }
1342     case Instruction::Load: {
1343       // Loads are inserted at the head of the tree because we don't want to
1344       // sink them all the way down past store instructions.
1345       setInsertPointAfterBundle(E->Scalars);
1346
1347       LoadInst *LI = cast<LoadInst>(VL0);
1348       unsigned AS = LI->getPointerAddressSpace();
1349
1350       Value *VecPtr = Builder.CreateBitCast(LI->getPointerOperand(),
1351                                             VecTy->getPointerTo(AS));
1352       unsigned Alignment = LI->getAlignment();
1353       LI = Builder.CreateLoad(VecPtr);
1354       LI->setAlignment(Alignment);
1355       E->VectorizedValue = LI;
1356       return LI;
1357     }
1358     case Instruction::Store: {
1359       StoreInst *SI = cast<StoreInst>(VL0);
1360       unsigned Alignment = SI->getAlignment();
1361       unsigned AS = SI->getPointerAddressSpace();
1362
1363       ValueList ValueOp;
1364       for (int i = 0, e = E->Scalars.size(); i < e; ++i)
1365         ValueOp.push_back(cast<StoreInst>(E->Scalars[i])->getValueOperand());
1366
1367       setInsertPointAfterBundle(E->Scalars);
1368
1369       Value *VecValue = vectorizeTree(ValueOp);
1370       Value *VecPtr = Builder.CreateBitCast(SI->getPointerOperand(),
1371                                             VecTy->getPointerTo(AS));
1372       StoreInst *S = Builder.CreateStore(VecValue, VecPtr);
1373       S->setAlignment(Alignment);
1374       E->VectorizedValue = S;
1375       return S;
1376     }
1377     default:
1378     llvm_unreachable("unknown inst");
1379   }
1380   return 0;
1381 }
1382
1383 Value *BoUpSLP::vectorizeTree() {
1384   Builder.SetInsertPoint(F->getEntryBlock().begin());
1385   vectorizeTree(&VectorizableTree[0]);
1386
1387   DEBUG(dbgs() << "SLP: Extracting " << ExternalUses.size() << " values .\n");
1388
1389   // Extract all of the elements with the external uses.
1390   for (UserList::iterator it = ExternalUses.begin(), e = ExternalUses.end();
1391        it != e; ++it) {
1392     Value *Scalar = it->Scalar;
1393     llvm::User *User = it->User;
1394
1395     // Skip users that we already RAUW. This happens when one instruction
1396     // has multiple uses of the same value.
1397     if (std::find(Scalar->use_begin(), Scalar->use_end(), User) ==
1398         Scalar->use_end())
1399       continue;
1400     assert(ScalarToTreeEntry.count(Scalar) && "Invalid scalar");
1401
1402     int Idx = ScalarToTreeEntry[Scalar];
1403     TreeEntry *E = &VectorizableTree[Idx];
1404     assert(!E->NeedToGather && "Extracting from a gather list");
1405
1406     Value *Vec = E->VectorizedValue;
1407     assert(Vec && "Can't find vectorizable value");
1408
1409     Value *Lane = Builder.getInt32(it->Lane);
1410     // Generate extracts for out-of-tree users.
1411     // Find the insertion point for the extractelement lane.
1412     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Vec)) {
1413       Builder.SetInsertPoint(PN->getParent()->getFirstInsertionPt());
1414       Value *Ex = Builder.CreateExtractElement(Vec, Lane);
1415       User->replaceUsesOfWith(Scalar, Ex);
1416     } else if (isa<Instruction>(Vec)){
1417       if (PHINode *PH = dyn_cast<PHINode>(User)) {
1418         for (int i = 0, e = PH->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1419           if (PH->getIncomingValue(i) == Scalar) {
1420             Builder.SetInsertPoint(PH->getIncomingBlock(i)->getTerminator());
1421             Value *Ex = Builder.CreateExtractElement(Vec, Lane);
1422             PH->setOperand(i, Ex);
1423           }
1424         }
1425       } else {
1426         Builder.SetInsertPoint(cast<Instruction>(User));
1427         Value *Ex = Builder.CreateExtractElement(Vec, Lane);
1428         User->replaceUsesOfWith(Scalar, Ex);
1429      }
1430     } else {
1431       Builder.SetInsertPoint(F->getEntryBlock().begin());
1432       Value *Ex = Builder.CreateExtractElement(Vec, Lane);
1433       User->replaceUsesOfWith(Scalar, Ex);
1434     }
1435
1436     DEBUG(dbgs() << "SLP: Replaced:" << *User << ".\n");
1437   }
1438
1439   // For each vectorized value:
1440   for (int EIdx = 0, EE = VectorizableTree.size(); EIdx < EE; ++EIdx) {
1441     TreeEntry *Entry = &VectorizableTree[EIdx];
1442
1443     // For each lane:
1444     for (int Lane = 0, LE = Entry->Scalars.size(); Lane != LE; ++Lane) {
1445       Value *Scalar = Entry->Scalars[Lane];
1446
1447       // No need to handle users of gathered values.
1448       if (Entry->NeedToGather)
1449         continue;
1450
1451       assert(Entry->VectorizedValue && "Can't find vectorizable value");
1452
1453       Type *Ty = Scalar->getType();
1454       if (!Ty->isVoidTy()) {
1455         for (Value::use_iterator User = Scalar->use_begin(),
1456              UE = Scalar->use_end(); User != UE; ++User) {
1457           DEBUG(dbgs() << "SLP: \tvalidating user:" << **User << ".\n");
1458           assert(!MustGather.count(*User) &&
1459                  "Replacing gathered value with undef");
1460
1461           assert((ScalarToTreeEntry.count(*User) ||
1462                   // It is legal to replace the reduction users by undef.
1463                   (RdxOps && RdxOps->count(*User))) &&
1464                  "Replacing out-of-tree value with undef");
1465         }
1466         Value *Undef = UndefValue::get(Ty);
1467         Scalar->replaceAllUsesWith(Undef);
1468       }
1469       DEBUG(dbgs() << "SLP: \tErasing scalar:" << *Scalar << ".\n");
1470       cast<Instruction>(Scalar)->eraseFromParent();
1471     }
1472   }
1473
1474   for (Function::iterator it = F->begin(), e = F->end(); it != e; ++it) {
1475     BlocksNumbers[it].forget();
1476   }
1477   Builder.ClearInsertionPoint();
1478
1479   return VectorizableTree[0].VectorizedValue;
1480 }
1481
1482 void BoUpSLP::optimizeGatherSequence() {
1483   DEBUG(dbgs() << "SLP: Optimizing " << GatherSeq.size()
1484         << " gather sequences instructions.\n");
1485   // LICM InsertElementInst sequences.
1486   for (SetVector<Instruction *>::iterator it = GatherSeq.begin(),
1487        e = GatherSeq.end(); it != e; ++it) {
1488     InsertElementInst *Insert = dyn_cast<InsertElementInst>(*it);
1489
1490     if (!Insert)
1491       continue;
1492
1493     // Check if this block is inside a loop.
1494     Loop *L = LI->getLoopFor(Insert->getParent());
1495     if (!L)
1496       continue;
1497
1498     // Check if it has a preheader.
1499     BasicBlock *PreHeader = L->getLoopPreheader();
1500     if (!PreHeader)
1501       continue;
1502
1503     // If the vector or the element that we insert into it are
1504     // instructions that are defined in this basic block then we can't
1505     // hoist this instruction.
1506     Instruction *CurrVec = dyn_cast<Instruction>(Insert->getOperand(0));
1507     Instruction *NewElem = dyn_cast<Instruction>(Insert->getOperand(1));
1508     if (CurrVec && L->contains(CurrVec))
1509       continue;
1510     if (NewElem && L->contains(NewElem))
1511       continue;
1512
1513     // We can hoist this instruction. Move it to the pre-header.
1514     Insert->moveBefore(PreHeader->getTerminator());
1515   }
1516
1517   // Perform O(N^2) search over the gather sequences and merge identical
1518   // instructions. TODO: We can further optimize this scan if we split the
1519   // instructions into different buckets based on the insert lane.
1520   SmallPtrSet<Instruction*, 16> Visited;
1521   SmallVector<Instruction*, 16> ToRemove;
1522   ReversePostOrderTraversal<Function*> RPOT(F);
1523   for (ReversePostOrderTraversal<Function*>::rpo_iterator I = RPOT.begin(),
1524        E = RPOT.end(); I != E; ++I) {
1525     BasicBlock *BB = *I;
1526     // For all instructions in the function:
1527     for (BasicBlock::iterator it = BB->begin(), e = BB->end(); it != e; ++it) {
1528       Instruction *In = it;
1529       if ((!isa<InsertElementInst>(In) && !isa<ExtractElementInst>(In)) ||
1530           !GatherSeq.count(In))
1531         continue;
1532
1533       // Check if we can replace this instruction with any of the
1534       // visited instructions.
1535       for (SmallPtrSet<Instruction*, 16>::iterator v = Visited.begin(),
1536            ve = Visited.end(); v != ve; ++v) {
1537         if (In->isIdenticalTo(*v) &&
1538             DT->dominates((*v)->getParent(), In->getParent())) {
1539           In->replaceAllUsesWith(*v);
1540           ToRemove.push_back(In);
1541           In = 0;
1542           break;
1543         }
1544       }
1545       if (In)
1546         Visited.insert(In);
1547     }
1548   }
1549
1550   // Erase all of the instructions that we RAUWed.
1551   for (SmallVectorImpl<Instruction *>::iterator v = ToRemove.begin(),
1552        ve = ToRemove.end(); v != ve; ++v) {
1553     assert((*v)->getNumUses() == 0 && "Can't remove instructions with uses");
1554     (*v)->eraseFromParent();
1555   }
1556 }
1557
1558 /// The SLPVectorizer Pass.
1559 struct SLPVectorizer : public FunctionPass {
1560   typedef SmallVector<StoreInst *, 8> StoreList;
1561   typedef MapVector<Value *, StoreList> StoreListMap;
1562
1563   /// Pass identification, replacement for typeid
1564   static char ID;
1565
1566   explicit SLPVectorizer() : FunctionPass(ID) {
1567     initializeSLPVectorizerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
1568   }
1569
1570   ScalarEvolution *SE;
1571   DataLayout *DL;
1572   TargetTransformInfo *TTI;
1573   AliasAnalysis *AA;
1574   LoopInfo *LI;
1575   DominatorTree *DT;
1576
1577   virtual bool runOnFunction(Function &F) {
1578     SE = &getAnalysis<ScalarEvolution>();
1579     DL = getAnalysisIfAvailable<DataLayout>();
1580     TTI = &getAnalysis<TargetTransformInfo>();
1581     AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
1582     LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
1583     DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
1584
1585     StoreRefs.clear();
1586     bool Changed = false;
1587
1588     // If the target claims to have no vector registers don't attempt
1589     // vectorization.
1590     if (!TTI->getNumberOfRegisters(true))
1591       return false;
1592
1593     // Must have DataLayout. We can't require it because some tests run w/o
1594     // triple.
1595     if (!DL)
1596       return false;
1597
1598     // Don't vectorize when the attribute NoImplicitFloat is used.
1599     if (F.hasFnAttribute(Attribute::NoImplicitFloat))
1600       return false;
1601
1602     DEBUG(dbgs() << "SLP: Analyzing blocks in " << F.getName() << ".\n");
1603
1604     // Use the bollom up slp vectorizer to construct chains that start with
1605     // he store instructions.
1606     BoUpSLP R(&F, SE, DL, TTI, AA, LI, DT);
1607
1608     // Scan the blocks in the function in post order.
1609     for (po_iterator<BasicBlock*> it = po_begin(&F.getEntryBlock()),
1610          e = po_end(&F.getEntryBlock()); it != e; ++it) {
1611       BasicBlock *BB = *it;
1612
1613       // Vectorize trees that end at stores.
1614       if (unsigned count = collectStores(BB, R)) {
1615         (void)count;
1616         DEBUG(dbgs() << "SLP: Found " << count << " stores to vectorize.\n");
1617         Changed |= vectorizeStoreChains(R);
1618       }
1619
1620       // Vectorize trees that end at reductions.
1621       Changed |= vectorizeChainsInBlock(BB, R);
1622     }
1623
1624     if (Changed) {
1625       R.optimizeGatherSequence();
1626       DEBUG(dbgs() << "SLP: vectorized \"" << F.getName() << "\"\n");
1627       DEBUG(verifyFunction(F));
1628     }
1629     return Changed;
1630   }
1631
1632   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
1633     FunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
1634     AU.addRequired<ScalarEvolution>();
1635     AU.addRequired<AliasAnalysis>();
1636     AU.addRequired<TargetTransformInfo>();
1637     AU.addRequired<LoopInfo>();
1638     AU.addRequired<DominatorTree>();
1639     AU.addPreserved<LoopInfo>();
1640     AU.addPreserved<DominatorTree>();
1641     AU.setPreservesCFG();
1642   }
1643
1644 private:
1645
1646   /// \brief Collect memory references and sort them according to their base
1647   /// object. We sort the stores to their base objects to reduce the cost of the
1648   /// quadratic search on the stores. TODO: We can further reduce this cost
1649   /// if we flush the chain creation every time we run into a memory barrier.
1650   unsigned collectStores(BasicBlock *BB, BoUpSLP &R);
1651
1652   /// \brief Try to vectorize a chain that starts at two arithmetic instrs.
1653   bool tryToVectorizePair(Value *A, Value *B, BoUpSLP &R);
1654
1655   /// \brief Try to vectorize a list of operands.
1656   /// \returns true if a value was vectorized.
1657   bool tryToVectorizeList(ArrayRef<Value *> VL, BoUpSLP &R);
1658
1659   /// \brief Try to vectorize a chain that may start at the operands of \V;
1660   bool tryToVectorize(BinaryOperator *V, BoUpSLP &R);
1661
1662   /// \brief Vectorize the stores that were collected in StoreRefs.
1663   bool vectorizeStoreChains(BoUpSLP &R);
1664
1665   /// \brief Scan the basic block and look for patterns that are likely to start
1666   /// a vectorization chain.
1667   bool vectorizeChainsInBlock(BasicBlock *BB, BoUpSLP &R);
1668
1669   bool vectorizeStoreChain(ArrayRef<Value *> Chain, int CostThreshold,
1670                            BoUpSLP &R);
1671
1672   bool vectorizeStores(ArrayRef<StoreInst *> Stores, int costThreshold,
1673                        BoUpSLP &R);
1674 private:
1675   StoreListMap StoreRefs;
1676 };
1677
1678 bool SLPVectorizer::vectorizeStoreChain(ArrayRef<Value *> Chain,
1679                                           int CostThreshold, BoUpSLP &R) {
1680   unsigned ChainLen = Chain.size();
1681   DEBUG(dbgs() << "SLP: Analyzing a store chain of length " << ChainLen
1682         << "\n");
1683   Type *StoreTy = cast<StoreInst>(Chain[0])->getValueOperand()->getType();
1684   unsigned Sz = DL->getTypeSizeInBits(StoreTy);
1685   unsigned VF = MinVecRegSize / Sz;
1686
1687   if (!isPowerOf2_32(Sz) || VF < 2)
1688     return false;
1689
1690   bool Changed = false;
1691   // Look for profitable vectorizable trees at all offsets, starting at zero.
1692   for (unsigned i = 0, e = ChainLen; i < e; ++i) {
1693     if (i + VF > e)
1694       break;
1695     DEBUG(dbgs() << "SLP: Analyzing " << VF << " stores at offset " << i
1696           << "\n");
1697     ArrayRef<Value *> Operands = Chain.slice(i, VF);
1698
1699     R.buildTree(Operands);
1700
1701     int Cost = R.getTreeCost();
1702
1703     DEBUG(dbgs() << "SLP: Found cost=" << Cost << " for VF=" << VF << "\n");
1704     if (Cost < CostThreshold) {
1705       DEBUG(dbgs() << "SLP: Decided to vectorize cost=" << Cost << "\n");
1706       R.vectorizeTree();
1707
1708       // Move to the next bundle.
1709       i += VF - 1;
1710       Changed = true;
1711     }
1712   }
1713
1714     return Changed;
1715 }
1716
1717 bool SLPVectorizer::vectorizeStores(ArrayRef<StoreInst *> Stores,
1718                                     int costThreshold, BoUpSLP &R) {
1719   SetVector<Value *> Heads, Tails;
1720   SmallDenseMap<Value *, Value *> ConsecutiveChain;
1721
1722   // We may run into multiple chains that merge into a single chain. We mark the
1723   // stores that we vectorized so that we don't visit the same store twice.
1724   BoUpSLP::ValueSet VectorizedStores;
1725   bool Changed = false;
1726
1727   // Do a quadratic search on all of the given stores and find
1728   // all of the pairs of stores that follow each other.
1729   for (unsigned i = 0, e = Stores.size(); i < e; ++i) {
1730     for (unsigned j = 0; j < e; ++j) {
1731       if (i == j)
1732         continue;
1733
1734       if (R.isConsecutiveAccess(Stores[i], Stores[j])) {
1735         Tails.insert(Stores[j]);
1736         Heads.insert(Stores[i]);
1737         ConsecutiveChain[Stores[i]] = Stores[j];
1738       }
1739     }
1740   }
1741
1742   // For stores that start but don't end a link in the chain:
1743   for (SetVector<Value *>::iterator it = Heads.begin(), e = Heads.end();
1744        it != e; ++it) {
1745     if (Tails.count(*it))
1746       continue;
1747
1748     // We found a store instr that starts a chain. Now follow the chain and try
1749     // to vectorize it.
1750     BoUpSLP::ValueList Operands;
1751     Value *I = *it;
1752     // Collect the chain into a list.
1753     while (Tails.count(I) || Heads.count(I)) {
1754       if (VectorizedStores.count(I))
1755         break;
1756       Operands.push_back(I);
1757       // Move to the next value in the chain.
1758       I = ConsecutiveChain[I];
1759     }
1760
1761     bool Vectorized = vectorizeStoreChain(Operands, costThreshold, R);
1762
1763     // Mark the vectorized stores so that we don't vectorize them again.
1764     if (Vectorized)
1765       VectorizedStores.insert(Operands.begin(), Operands.end());
1766     Changed |= Vectorized;
1767   }
1768
1769   return Changed;
1770 }
1771
1772
1773 unsigned SLPVectorizer::collectStores(BasicBlock *BB, BoUpSLP &R) {
1774   unsigned count = 0;
1775   StoreRefs.clear();
1776   for (BasicBlock::iterator it = BB->begin(), e = BB->end(); it != e; ++it) {
1777     StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(it);
1778     if (!SI)
1779       continue;
1780
1781     // Check that the pointer points to scalars.
1782     Type *Ty = SI->getValueOperand()->getType();
1783     if (Ty->isAggregateType() || Ty->isVectorTy())
1784       return 0;
1785
1786     // Find the base of the GEP.
1787     Value *Ptr = SI->getPointerOperand();
1788     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
1789       Ptr = GEP->getPointerOperand();
1790
1791     // Save the store locations.
1792     StoreRefs[Ptr].push_back(SI);
1793     count++;
1794   }
1795   return count;
1796 }
1797
1798 bool SLPVectorizer::tryToVectorizePair(Value *A, Value *B, BoUpSLP &R) {
1799   if (!A || !B)
1800     return false;
1801   Value *VL[] = { A, B };
1802   return tryToVectorizeList(VL, R);
1803 }
1804
1805 bool SLPVectorizer::tryToVectorizeList(ArrayRef<Value *> VL, BoUpSLP &R) {
1806   if (VL.size() < 2)
1807     return false;
1808
1809   DEBUG(dbgs() << "SLP: Vectorizing a list of length = " << VL.size() << ".\n");
1810
1811   // Check that all of the parts are scalar instructions of the same type.
1812   Instruction *I0 = dyn_cast<Instruction>(VL[0]);
1813   if (!I0)
1814     return false;
1815
1816   unsigned Opcode0 = I0->getOpcode();
1817
1818   Type *Ty0 = I0->getType();
1819   unsigned Sz = DL->getTypeSizeInBits(Ty0);
1820   unsigned VF = MinVecRegSize / Sz;
1821
1822   for (int i = 0, e = VL.size(); i < e; ++i) {
1823     Type *Ty = VL[i]->getType();
1824     if (Ty->isAggregateType() || Ty->isVectorTy())
1825       return false;
1826     Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(VL[i]);
1827     if (!Inst || Inst->getOpcode() != Opcode0)
1828       return false;
1829   }
1830
1831   bool Changed = false;
1832
1833   for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i < e; ++i) {
1834     unsigned OpsWidth = 0;
1835
1836     if (i + VF > e)
1837       OpsWidth = e - i;
1838     else
1839       OpsWidth = VF;
1840
1841     if (!isPowerOf2_32(OpsWidth) || OpsWidth < 2)
1842       break;
1843
1844     DEBUG(dbgs() << "SLP: Analyzing " << OpsWidth << " operations " << "\n");
1845     ArrayRef<Value *> Ops = VL.slice(i, OpsWidth);
1846
1847     R.buildTree(Ops);
1848     int Cost = R.getTreeCost();
1849
1850     if (Cost < -SLPCostThreshold) {
1851       DEBUG(dbgs() << "SLP: Vectorizing pair at cost:" << Cost << ".\n");
1852       R.vectorizeTree();
1853
1854       // Move to the next bundle.
1855       i += VF - 1;
1856       Changed = true;
1857     }
1858   }
1859
1860   return Changed;
1861 }
1862
1863 bool SLPVectorizer::tryToVectorize(BinaryOperator *V, BoUpSLP &R) {
1864   if (!V)
1865     return false;
1866
1867   // Try to vectorize V.
1868   if (tryToVectorizePair(V->getOperand(0), V->getOperand(1), R))
1869     return true;
1870
1871   BinaryOperator *A = dyn_cast<BinaryOperator>(V->getOperand(0));
1872   BinaryOperator *B = dyn_cast<BinaryOperator>(V->getOperand(1));
1873   // Try to skip B.
1874   if (B && B->hasOneUse()) {
1875     BinaryOperator *B0 = dyn_cast<BinaryOperator>(B->getOperand(0));
1876     BinaryOperator *B1 = dyn_cast<BinaryOperator>(B->getOperand(1));
1877     if (tryToVectorizePair(A, B0, R)) {
1878       B->moveBefore(V);
1879       return true;
1880     }
1881     if (tryToVectorizePair(A, B1, R)) {
1882       B->moveBefore(V);
1883       return true;
1884     }
1885   }
1886
1887   // Try to skip A.
1888   if (A && A->hasOneUse()) {
1889     BinaryOperator *A0 = dyn_cast<BinaryOperator>(A->getOperand(0));
1890     BinaryOperator *A1 = dyn_cast<BinaryOperator>(A->getOperand(1));
1891     if (tryToVectorizePair(A0, B, R)) {
1892       A->moveBefore(V);
1893       return true;
1894     }
1895     if (tryToVectorizePair(A1, B, R)) {
1896       A->moveBefore(V);
1897       return true;
1898     }
1899   }
1900   return 0;
1901 }
1902
1903 /// \brief Generate a shuffle mask to be used in a reduction tree.
1904 ///
1905 /// \param VecLen The length of the vector to be reduced.
1906 /// \param NumEltsToRdx The number of elements that should be reduced in the
1907 ///        vector.
1908 /// \param IsPairwise Whether the reduction is a pairwise or splitting
1909 ///        reduction. A pairwise reduction will generate a mask of
1910 ///        <0,2,...> or <1,3,..> while a splitting reduction will generate
1911 ///        <2,3, undef,undef> for a vector of 4 and NumElts = 2.
1912 /// \param IsLeft True will generate a mask of even elements, odd otherwise.
1913 static Value *createRdxShuffleMask(unsigned VecLen, unsigned NumEltsToRdx,
1914                                    bool IsPairwise, bool IsLeft,
1915                                    IRBuilder<> &Builder) {
1916   assert((IsPairwise || !IsLeft) && "Don't support a <0,1,undef,...> mask");
1917
1918   SmallVector<Constant *, 32> ShuffleMask(
1919       VecLen, UndefValue::get(Builder.getInt32Ty()));
1920
1921   if (IsPairwise)
1922     // Build a mask of 0, 2, ... (left) or 1, 3, ... (right).
1923     for (unsigned i = 0; i != NumEltsToRdx; ++i)
1924       ShuffleMask[i] = Builder.getInt32(2 * i + !IsLeft);
1925   else
1926     // Move the upper half of the vector to the lower half.
1927     for (unsigned i = 0; i != NumEltsToRdx; ++i)
1928       ShuffleMask[i] = Builder.getInt32(NumEltsToRdx + i);
1929
1930   return ConstantVector::get(ShuffleMask);
1931 }
1932
1933
1934 /// Model horizontal reductions.
1935 ///
1936 /// A horizontal reduction is a tree of reduction operations (currently add and
1937 /// fadd) that has operations that can be put into a vector as its leaf.
1938 /// For example, this tree:
1939 ///
1940 /// mul mul mul mul
1941 ///  \  /    \  /
1942 ///   +       +
1943 ///    \     /
1944 ///       +
1945 /// This tree has "mul" as its reduced values and "+" as its reduction
1946 /// operations. A reduction might be feeding into a store or a binary operation
1947 /// feeding a phi.
1948 ///    ...
1949 ///    \  /
1950 ///     +
1951 ///     |
1952 ///  phi +=
1953 ///
1954 ///  Or:
1955 ///    ...
1956 ///    \  /
1957 ///     +
1958 ///     |
1959 ///   *p =
1960 ///
1961 class HorizontalReduction {
1962   SmallPtrSet<Value *, 16> ReductionOps;
1963   SmallVector<Value *, 32> ReducedVals;
1964
1965   BinaryOperator *ReductionRoot;
1966   PHINode *ReductionPHI;
1967
1968   /// The opcode of the reduction.
1969   unsigned ReductionOpcode;
1970   /// The opcode of the values we perform a reduction on.
1971   unsigned ReducedValueOpcode;
1972   /// The width of one full horizontal reduction operation.
1973   unsigned ReduxWidth;
1974   /// Should we model this reduction as a pairwise reduction tree or a tree that
1975   /// splits the vector in halves and adds those halves.
1976   bool IsPairwiseReduction;
1977
1978 public:
1979   HorizontalReduction()
1980     : ReductionRoot(0), ReductionPHI(0), ReductionOpcode(0),
1981     ReducedValueOpcode(0), ReduxWidth(0), IsPairwiseReduction(false) {}
1982
1983   /// \brief Try to find a reduction tree.
1984   bool matchAssociativeReduction(PHINode *Phi, BinaryOperator *B,
1985                                  DataLayout *DL) {
1986     assert((!Phi ||
1987             std::find(Phi->op_begin(), Phi->op_end(), B) != Phi->op_end()) &&
1988            "Thi phi needs to use the binary operator");
1989
1990     // We could have a initial reductions that is not an add.
1991     //  r *= v1 + v2 + v3 + v4
1992     // In such a case start looking for a tree rooted in the first '+'.
1993     if (Phi) {
1994       if (B->getOperand(0) == Phi) {
1995         Phi = 0;
1996         B = dyn_cast<BinaryOperator>(B->getOperand(1));
1997       } else if (B->getOperand(1) == Phi) {
1998         Phi = 0;
1999         B = dyn_cast<BinaryOperator>(B->getOperand(0));
2000       }
2001     }
2002
2003     if (!B)
2004       return false;
2005
2006     Type *Ty = B->getType();
2007     if (Ty->isVectorTy())
2008       return false;
2009
2010     ReductionOpcode = B->getOpcode();
2011     ReducedValueOpcode = 0;
2012     ReduxWidth = MinVecRegSize / DL->getTypeSizeInBits(Ty);
2013     ReductionRoot = B;
2014     ReductionPHI = Phi;
2015
2016     if (ReduxWidth < 4)
2017       return false;
2018
2019     // We currently only support adds.
2020     if (ReductionOpcode != Instruction::Add &&
2021         ReductionOpcode != Instruction::FAdd)
2022       return false;
2023
2024     // Post order traverse the reduction tree starting at B. We only handle true
2025     // trees containing only binary operators.
2026     SmallVector<std::pair<BinaryOperator *, unsigned>, 32> Stack;
2027     Stack.push_back(std::make_pair(B, 0));
2028     while (!Stack.empty()) {
2029       BinaryOperator *TreeN = Stack.back().first;
2030       unsigned EdgeToVist = Stack.back().second++;
2031       bool IsReducedValue = TreeN->getOpcode() != ReductionOpcode;
2032
2033       // Only handle trees in the current basic block.
2034       if (TreeN->getParent() != B->getParent())
2035         return false;
2036
2037       // Each tree node needs to have one user except for the ultimate
2038       // reduction.
2039       if (!TreeN->hasOneUse() && TreeN != B)
2040         return false;
2041
2042       // Postorder vist.
2043       if (EdgeToVist == 2 || IsReducedValue) {
2044         if (IsReducedValue) {
2045           // Make sure that the opcodes of the operations that we are going to
2046           // reduce match.
2047           if (!ReducedValueOpcode)
2048             ReducedValueOpcode = TreeN->getOpcode();
2049           else if (ReducedValueOpcode != TreeN->getOpcode())
2050             return false;
2051           ReducedVals.push_back(TreeN);
2052         } else {
2053           // We need to be able to reassociate the adds.
2054           if (!TreeN->isAssociative())
2055             return false;
2056           ReductionOps.insert(TreeN);
2057         }
2058         // Retract.
2059         Stack.pop_back();
2060         continue;
2061       }
2062
2063       // Visit left or right.
2064       Value *NextV = TreeN->getOperand(EdgeToVist);
2065       BinaryOperator *Next = dyn_cast<BinaryOperator>(NextV);
2066       if (Next)
2067         Stack.push_back(std::make_pair(Next, 0));
2068       else if (NextV != Phi)
2069         return false;
2070     }
2071     return true;
2072   }
2073
2074   /// \brief Attempt to vectorize the tree found by
2075   /// matchAssociativeReduction.
2076   bool tryToReduce(BoUpSLP &V, TargetTransformInfo *TTI) {
2077     if (ReducedVals.empty())
2078       return false;
2079
2080     unsigned NumReducedVals = ReducedVals.size();
2081     if (NumReducedVals < ReduxWidth)
2082       return false;
2083
2084     Value *VectorizedTree = 0;
2085     IRBuilder<> Builder(ReductionRoot);
2086     FastMathFlags Unsafe;
2087     Unsafe.setUnsafeAlgebra();
2088     Builder.SetFastMathFlags(Unsafe);
2089     unsigned i = 0;
2090
2091     for (; i < NumReducedVals - ReduxWidth + 1; i += ReduxWidth) {
2092       ArrayRef<Value *> ValsToReduce(&ReducedVals[i], ReduxWidth);
2093       V.buildTree(ValsToReduce, &ReductionOps);
2094
2095       // Estimate cost.
2096       int Cost = V.getTreeCost() + getReductionCost(TTI, ReducedVals[i]);
2097       if (Cost >= -SLPCostThreshold)
2098         break;
2099
2100       DEBUG(dbgs() << "SLP: Vectorizing horizontal reduction at cost:" << Cost
2101                    << ". (HorRdx)\n");
2102
2103       // Vectorize a tree.
2104       DebugLoc Loc = cast<Instruction>(ReducedVals[i])->getDebugLoc();
2105       Value *VectorizedRoot = V.vectorizeTree();
2106
2107       // Emit a reduction.
2108       Value *ReducedSubTree = emitReduction(VectorizedRoot, Builder);
2109       if (VectorizedTree) {
2110         Builder.SetCurrentDebugLocation(Loc);
2111         VectorizedTree = createBinOp(Builder, ReductionOpcode, VectorizedTree,
2112                                      ReducedSubTree, "bin.rdx");
2113       } else
2114         VectorizedTree = ReducedSubTree;
2115     }
2116
2117     if (VectorizedTree) {
2118       // Finish the reduction.
2119       for (; i < NumReducedVals; ++i) {
2120         Builder.SetCurrentDebugLocation(
2121           cast<Instruction>(ReducedVals[i])->getDebugLoc());
2122         VectorizedTree = createBinOp(Builder, ReductionOpcode, VectorizedTree,
2123                                      ReducedVals[i]);
2124       }
2125       // Update users.
2126       if (ReductionPHI) {
2127         assert(ReductionRoot != NULL && "Need a reduction operation");
2128         ReductionRoot->setOperand(0, VectorizedTree);
2129         ReductionRoot->setOperand(1, ReductionPHI);
2130       } else
2131         ReductionRoot->replaceAllUsesWith(VectorizedTree);
2132     }
2133     return VectorizedTree != 0;
2134   }
2135
2136 private:
2137
2138   /// \brief Calcuate the cost of a reduction.
2139   int getReductionCost(TargetTransformInfo *TTI, Value *FirstReducedVal) {
2140     Type *ScalarTy = FirstReducedVal->getType();
2141     Type *VecTy = VectorType::get(ScalarTy, ReduxWidth);
2142
2143     int PairwiseRdxCost = TTI->getReductionCost(ReductionOpcode, VecTy, true);
2144     int SplittingRdxCost = TTI->getReductionCost(ReductionOpcode, VecTy, false);
2145
2146     IsPairwiseReduction = PairwiseRdxCost < SplittingRdxCost;
2147     int VecReduxCost = IsPairwiseReduction ? PairwiseRdxCost : SplittingRdxCost;
2148
2149     int ScalarReduxCost =
2150         ReduxWidth * TTI->getArithmeticInstrCost(ReductionOpcode, VecTy);
2151
2152     DEBUG(dbgs() << "SLP: Adding cost " << VecReduxCost - ScalarReduxCost
2153                  << " for reduction that starts with " << *FirstReducedVal
2154                  << " (It is a "
2155                  << (IsPairwiseReduction ? "pairwise" : "splitting")
2156                  << " reduction)\n");
2157
2158     return VecReduxCost - ScalarReduxCost;
2159   }
2160
2161   static Value *createBinOp(IRBuilder<> &Builder, unsigned Opcode, Value *L,
2162                             Value *R, const Twine &Name = "") {
2163     if (Opcode == Instruction::FAdd)
2164       return Builder.CreateFAdd(L, R, Name);
2165     return Builder.CreateBinOp((Instruction::BinaryOps)Opcode, L, R, Name);
2166   }
2167
2168   /// \brief Emit a horizontal reduction of the vectorized value.
2169   Value *emitReduction(Value *VectorizedValue, IRBuilder<> &Builder) {
2170     assert(VectorizedValue && "Need to have a vectorized tree node");
2171     Instruction *ValToReduce = dyn_cast<Instruction>(VectorizedValue);
2172     assert(isPowerOf2_32(ReduxWidth) &&
2173            "We only handle power-of-two reductions for now");
2174
2175     Value *TmpVec = ValToReduce;
2176     for (unsigned i = ReduxWidth / 2; i != 0; i >>= 1) {
2177       if (IsPairwiseReduction) {
2178         Value *LeftMask =
2179           createRdxShuffleMask(ReduxWidth, i, true, true, Builder);
2180         Value *RightMask =
2181           createRdxShuffleMask(ReduxWidth, i, true, false, Builder);
2182
2183         Value *LeftShuf = Builder.CreateShuffleVector(
2184           TmpVec, UndefValue::get(TmpVec->getType()), LeftMask, "rdx.shuf.l");
2185         Value *RightShuf = Builder.CreateShuffleVector(
2186           TmpVec, UndefValue::get(TmpVec->getType()), (RightMask),
2187           "rdx.shuf.r");
2188         TmpVec = createBinOp(Builder, ReductionOpcode, LeftShuf, RightShuf,
2189                              "bin.rdx");
2190       } else {
2191         Value *UpperHalf =
2192           createRdxShuffleMask(ReduxWidth, i, false, false, Builder);
2193         Value *Shuf = Builder.CreateShuffleVector(
2194           TmpVec, UndefValue::get(TmpVec->getType()), UpperHalf, "rdx.shuf");
2195         TmpVec = createBinOp(Builder, ReductionOpcode, TmpVec, Shuf, "bin.rdx");
2196       }
2197     }
2198
2199     // The result is in the first element of the vector.
2200     return Builder.CreateExtractElement(TmpVec, Builder.getInt32(0));
2201   }
2202 };
2203
2204 /// \brief Recognize construction of vectors like
2205 ///  %ra = insertelement <4 x float> undef, float %s0, i32 0
2206 ///  %rb = insertelement <4 x float> %ra, float %s1, i32 1
2207 ///  %rc = insertelement <4 x float> %rb, float %s2, i32 2
2208 ///  %rd = insertelement <4 x float> %rc, float %s3, i32 3
2209 ///
2210 /// Returns true if it matches
2211 ///
2212 static bool findBuildVector(InsertElementInst *IE,
2213                             SmallVectorImpl<Value *> &Ops) {
2214   if (!isa<UndefValue>(IE->getOperand(0)))
2215     return false;
2216
2217   while (true) {
2218     Ops.push_back(IE->getOperand(1));
2219
2220     if (IE->use_empty())
2221       return false;
2222
2223     InsertElementInst *NextUse = dyn_cast<InsertElementInst>(IE->use_back());
2224     if (!NextUse)
2225       return true;
2226
2227     // If this isn't the final use, make sure the next insertelement is the only
2228     // use. It's OK if the final constructed vector is used multiple times
2229     if (!IE->hasOneUse())
2230       return false;
2231
2232     IE = NextUse;
2233   }
2234
2235   return false;
2236 }
2237
2238 bool SLPVectorizer::vectorizeChainsInBlock(BasicBlock *BB, BoUpSLP &R) {
2239   bool Changed = false;
2240   SmallVector<Value *, 4> Incoming;
2241   SmallSet<Instruction *, 16> VisitedInstrs;
2242
2243   // Collect the incoming values from the PHIs.
2244   for (BasicBlock::iterator instr = BB->begin(), ie = BB->end(); instr != ie;
2245        ++instr) {
2246     PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(instr);
2247
2248     if (!P)
2249       break;
2250
2251     // We may go through BB multiple times so skip the one we have checked.
2252     if (!VisitedInstrs.insert(instr))
2253       continue;
2254
2255     // Stop constructing the list when you reach a different type.
2256     if (Incoming.size() && P->getType() != Incoming[0]->getType()) {
2257       if (tryToVectorizeList(Incoming, R)) {
2258         // We would like to start over since some instructions are deleted
2259         // and the iterator may become invalid value.
2260         Changed = true;
2261         instr = BB->begin();
2262         ie = BB->end();
2263       }
2264
2265       Incoming.clear();
2266     }
2267
2268     Incoming.push_back(P);
2269   }
2270
2271   if (Incoming.size() > 1)
2272     Changed |= tryToVectorizeList(Incoming, R);
2273
2274   VisitedInstrs.clear();
2275
2276   for (BasicBlock::iterator it = BB->begin(), e = BB->end(); it != e; it++) {
2277     // We may go through BB multiple times so skip the one we have checked.
2278     if (!VisitedInstrs.insert(it))
2279       continue;
2280
2281     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(it))
2282       continue;
2283
2284     // Try to vectorize reductions that use PHINodes.
2285     if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(it)) {
2286       // Check that the PHI is a reduction PHI.
2287       if (P->getNumIncomingValues() != 2)
2288         return Changed;
2289       Value *Rdx =
2290           (P->getIncomingBlock(0) == BB
2291                ? (P->getIncomingValue(0))
2292                : (P->getIncomingBlock(1) == BB ? P->getIncomingValue(1) : 0));
2293       // Check if this is a Binary Operator.
2294       BinaryOperator *BI = dyn_cast_or_null<BinaryOperator>(Rdx);
2295       if (!BI)
2296         continue;
2297
2298       // Try to match and vectorize a horizontal reduction.
2299       HorizontalReduction HorRdx;
2300       if (ShouldVectorizeHor &&
2301           HorRdx.matchAssociativeReduction(P, BI, DL) &&
2302           HorRdx.tryToReduce(R, TTI)) {
2303         Changed = true;
2304         it = BB->begin();
2305         e = BB->end();
2306         continue;
2307       }
2308
2309      Value *Inst = BI->getOperand(0);
2310       if (Inst == P)
2311         Inst = BI->getOperand(1);
2312
2313       if (tryToVectorize(dyn_cast<BinaryOperator>(Inst), R)) {
2314         // We would like to start over since some instructions are deleted
2315         // and the iterator may become invalid value.
2316         Changed = true;
2317         it = BB->begin();
2318         e = BB->end();
2319         continue;
2320       }
2321
2322       continue;
2323     }
2324
2325     // Try to vectorize horizontal reductions feeding into a store.
2326     if (ShouldStartVectorizeHorAtStore)
2327       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(it))
2328         if (BinaryOperator *BinOp =
2329                 dyn_cast<BinaryOperator>(SI->getValueOperand())) {
2330           HorizontalReduction HorRdx;
2331           if (((HorRdx.matchAssociativeReduction(0, BinOp, DL) &&
2332                 HorRdx.tryToReduce(R, TTI)) ||
2333                tryToVectorize(BinOp, R))) {
2334             Changed = true;
2335             it = BB->begin();
2336             e = BB->end();
2337             continue;
2338           }
2339         }
2340
2341     // Try to vectorize trees that start at compare instructions.
2342     if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(it)) {
2343       if (tryToVectorizePair(CI->getOperand(0), CI->getOperand(1), R)) {
2344         Changed = true;
2345         // We would like to start over since some instructions are deleted
2346         // and the iterator may become invalid value.
2347         it = BB->begin();
2348         e = BB->end();
2349         continue;
2350       }
2351
2352       for (int i = 0; i < 2; ++i) {
2353          if (BinaryOperator *BI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI->getOperand(i))) {
2354             if (tryToVectorizePair(BI->getOperand(0), BI->getOperand(1), R)) {
2355               Changed = true;
2356               // We would like to start over since some instructions are deleted
2357               // and the iterator may become invalid value.
2358               it = BB->begin();
2359               e = BB->end();
2360             }
2361          }
2362       }
2363       continue;
2364     }
2365
2366     // Try to vectorize trees that start at insertelement instructions.
2367     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(it)) {
2368       SmallVector<Value *, 8> Ops;
2369       if (!findBuildVector(IE, Ops))
2370         continue;
2371
2372       if (tryToVectorizeList(Ops, R)) {
2373         Changed = true;
2374         it = BB->begin();
2375         e = BB->end();
2376       }
2377
2378       continue;
2379     }
2380   }
2381
2382   return Changed;
2383 }
2384
2385 bool SLPVectorizer::vectorizeStoreChains(BoUpSLP &R) {
2386   bool Changed = false;
2387   // Attempt to sort and vectorize each of the store-groups.
2388   for (StoreListMap::iterator it = StoreRefs.begin(), e = StoreRefs.end();
2389        it != e; ++it) {
2390     if (it->second.size() < 2)
2391       continue;
2392
2393     DEBUG(dbgs() << "SLP: Analyzing a store chain of length "
2394           << it->second.size() << ".\n");
2395
2396     // Process the stores in chunks of 16.
2397     for (unsigned CI = 0, CE = it->second.size(); CI < CE; CI+=16) {
2398       unsigned Len = std::min<unsigned>(CE - CI, 16);
2399       ArrayRef<StoreInst *> Chunk(&it->second[CI], Len);
2400       Changed |= vectorizeStores(Chunk, -SLPCostThreshold, R);
2401     }
2402   }
2403   return Changed;
2404 }
2405
2406 } // end anonymous namespace
2407
2408 char SLPVectorizer::ID = 0;
2409 static const char lv_name[] = "SLP Vectorizer";
2410 INITIALIZE_PASS_BEGIN(SLPVectorizer, SV_NAME, lv_name, false, false)
2411 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
2412 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(TargetTransformInfo)
2413 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ScalarEvolution)
2414 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopSimplify)
2415 INITIALIZE_PASS_END(SLPVectorizer, SV_NAME, lv_name, false, false)
2416
2417 namespace llvm {
2418 Pass *createSLPVectorizerPass() { return new SLPVectorizer(); }
2419 }