test/CodeGen/X86/add-nsw-sext.ll

   1 ; NOTE: Assertions have been autogenerated by utils/update_llc_test_checks.py
   2 ; RUN: llc < %s -mtriple=x86_64-unknown-unknown | FileCheck %s
   3
   4 ; The fundamental problem: an add separated from other arithmetic by a sext can't
   5 ; be combined with the later instructions. However, if the first add is 'nsw',
   6 ; then we can promote the sext ahead of that add to allow optimizations.
   7
   8 define i64 @add_nsw_consts(i32 %i) {
   9 ; CHECK-LABEL: add_nsw_consts:
  10 ; CHECK:       # BB#0:
  11 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
  12 ; CHECK-NEXT:    addq $12, %rax
  13 ; CHECK-NEXT:    retq
  14
  15   %add = add nsw i32 %i, 5
  16   %ext = sext i32 %add to i64
  17   %idx = add i64 %ext, 7
  18   ret i64 %idx
  19 }
  20
  21 ; An x86 bonus: If we promote the sext ahead of the 'add nsw',
  22 ; we allow LEA formation and eliminate an add instruction.
  23
  24 define i64 @add_nsw_sext_add(i32 %i, i64 %x) {
  25 ; CHECK-LABEL: add_nsw_sext_add:
  26 ; CHECK:       # BB#0:
  27 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
  28 ; CHECK-NEXT:    leaq 5(%rax,%rsi), %rax
  29 ; CHECK-NEXT:    retq
  30
  31   %add = add nsw i32 %i, 5
  32   %ext = sext i32 %add to i64
  33   %idx = add i64 %x, %ext
  34   ret i64 %idx
  35 }
  36
  37 ; Throw in a scale (left shift) because an LEA can do that too.
  38 ; Use a negative constant (LEA displacement) to verify that's handled correctly.
  39
  40 define i64 @add_nsw_sext_lsh_add(i32 %i, i64 %x) {
  41 ; CHECK-LABEL: add_nsw_sext_lsh_add:
  42 ; CHECK:       # BB#0:
  43 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
  44 ; CHECK-NEXT:    leaq -40(%rsi,%rax,8), %rax
  45 ; CHECK-NEXT:    retq
  46
  47   %add = add nsw i32 %i, -5
  48   %ext = sext i32 %add to i64
  49   %shl = shl i64 %ext, 3
  50   %idx = add i64 %x, %shl
  51   ret i64 %idx
  52 }
  53
  54 ; Don't promote the sext if it has no users. The wider add instruction needs an
  55 ; extra byte to encode.
  56
  57 define i64 @add_nsw_sext(i32 %i, i64 %x) {
  58 ; CHECK-LABEL: add_nsw_sext:
  59 ; CHECK:       # BB#0:
  60 ; CHECK-NEXT:    addl $5, %edi
  61 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
  62 ; CHECK-NEXT:    retq
  63
  64   %add = add nsw i32 %i, 5
  65   %ext = sext i32 %add to i64
  66   ret i64 %ext
  67 }
  68
  69 ; The typical use case: a 64-bit system where an 'int' is used as an index into an array.
  70
  71 define i8* @gep8(i32 %i, i8* %x) {
  72 ; CHECK-LABEL: gep8:
  73 ; CHECK:       # BB#0:
  74 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
  75 ; CHECK-NEXT:    leaq 5(%rax,%rsi), %rax
  76 ; CHECK-NEXT:    retq
  77
  78   %add = add nsw i32 %i, 5
  79   %ext = sext i32 %add to i64
  80   %idx = getelementptr i8, i8* %x, i64 %ext
  81   ret i8* %idx
  82 }
  83
  84 define i16* @gep16(i32 %i, i16* %x) {
  85 ; CHECK-LABEL: gep16:
  86 ; CHECK:       # BB#0:
  87 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
  88 ; CHECK-NEXT:    leaq -10(%rsi,%rax,2), %rax
  89 ; CHECK-NEXT:    retq
  90
  91   %add = add nsw i32 %i, -5
  92   %ext = sext i32 %add to i64
  93   %idx = getelementptr i16, i16* %x, i64 %ext
  94   ret i16* %idx
  95 }
  96
  97 define i32* @gep32(i32 %i, i32* %x) {
  98 ; CHECK-LABEL: gep32:
  99 ; CHECK:       # BB#0:
 100 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
 101 ; CHECK-NEXT:    leaq 20(%rsi,%rax,4), %rax
 102 ; CHECK-NEXT:    retq
 103
 104   %add = add nsw i32 %i, 5
 105   %ext = sext i32 %add to i64
 106   %idx = getelementptr i32, i32* %x, i64 %ext
 107   ret i32* %idx
 108 }
 109
 110 define i64* @gep64(i32 %i, i64* %x) {
 111 ; CHECK-LABEL: gep64:
 112 ; CHECK:       # BB#0:
 113 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
 114 ; CHECK-NEXT:    leaq -40(%rsi,%rax,8), %rax
 115 ; CHECK-NEXT:    retq
 116
 117   %add = add nsw i32 %i, -5
 118   %ext = sext i32 %add to i64
 119   %idx = getelementptr i64, i64* %x, i64 %ext
 120   ret i64* %idx
 121 }
 122
 123 ; LEA can't scale by 16, but the adds can still be combined into an LEA.
 124
 125 define i128* @gep128(i32 %i, i128* %x) {
 126 ; CHECK-LABEL: gep128:
 127 ; CHECK:       # BB#0:
 128 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
 129 ; CHECK-NEXT:    shlq $4, %rax
 130 ; CHECK-NEXT:    leaq 80(%rax,%rsi), %rax
 131 ; CHECK-NEXT:    retq
 132
 133   %add = add nsw i32 %i, 5
 134   %ext = sext i32 %add to i64
 135   %idx = getelementptr i128, i128* %x, i64 %ext
 136   ret i128* %idx
 137 }
 138
 139 ; A bigger win can be achieved when there is more than one use of the
 140 ; sign extended value. In this case, we can eliminate sign extension
 141 ; instructions plus use more efficient addressing modes for memory ops.
 142
 143 define void @PR20134(i32* %a, i32 %i) {
 144 ; CHECK-LABEL: PR20134:
 145 ; CHECK:       # BB#0:
 146 ; CHECK-NEXT:    movslq %esi, %rax
 147 ; CHECK-NEXT:    movl 4(%rdi,%rax,4), %ecx
 148 ; CHECK-NEXT:    addl 8(%rdi,%rax,4), %ecx
 149 ; CHECK-NEXT:    movl %ecx, (%rdi,%rax,4)
 150 ; CHECK-NEXT:    retq
 151
 152   %add1 = add nsw i32 %i, 1
 153   %idx1 = sext i32 %add1 to i64
 154   %gep1 = getelementptr i32, i32* %a, i64 %idx1
 155   %load1 = load i32, i32* %gep1, align 4
 156
 157   %add2 = add nsw i32 %i, 2
 158   %idx2 = sext i32 %add2 to i64
 159   %gep2 = getelementptr i32, i32* %a, i64 %idx2
 160   %load2 = load i32, i32* %gep2, align 4
 161
 162   %add3 = add i32 %load1, %load2
 163   %idx3 = sext i32 %i to i64
 164   %gep3 = getelementptr i32, i32* %a, i64 %idx3
 165   store i32 %add3, i32* %gep3, align 4
 166   ret void
 167 }
 168