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

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