Divergence analysis for GPU programs
[oota-llvm.git] / include / llvm / Analysis / TargetTransformInfo.h
index 4379425a991db41127dee181ff999d31b739db33..1a7f6f6cfc04fdb55a50f6929154e91a57346854 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-//===- llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h ----------------------*- C++ -*-===//
+//===- TargetTransformInfo.h ------------------------------------*- C++ -*-===//
 //
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
 // License. See LICENSE.TXT for details.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
-//
-// This pass exposes codegen information to IR-level passes. Every
-// transformation that uses codegen information is broken into three parts:
-// 1. The IR-level analysis pass.
-// 2. The IR-level transformation interface which provides the needed
-//    information.
-// 3. Codegen-level implementation which uses target-specific hooks.
-//
-// This file defines #2, which is the interface that IR-level transformations
-// use for querying the codegen.
-//
+/// \file
+/// This pass exposes codegen information to IR-level passes. Every
+/// transformation that uses codegen information is broken into three parts:
+/// 1. The IR-level analysis pass.
+/// 2. The IR-level transformation interface which provides the needed
+///    information.
+/// 3. Codegen-level implementation which uses target-specific hooks.
+///
+/// This file defines #2, which is the interface that IR-level transformations
+/// use for querying the codegen.
+///
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#ifndef LLVM_ANALYSIS_TARGET_TRANSFORM_INTERFACE
-#define LLVM_ANALYSIS_TARGET_TRANSFORM_INTERFACE
+#ifndef LLVM_ANALYSIS_TARGETTRANSFORMINFO_H
+#define LLVM_ANALYSIS_TARGETTRANSFORMINFO_H
 
-#include "llvm/IR/GlobalValue.h"
+#include "llvm/ADT/Optional.h"
+#include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
-#include "llvm/IR/Type.h"
 #include "llvm/Pass.h"
 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
+#include <functional>
 
 namespace llvm {
 
-/// TargetTransformInfo - This pass provides access to the codegen
-/// interfaces that are needed for IR-level transformations.
+class Function;
+class GlobalValue;
+class Loop;
+class PreservedAnalyses;
+class Type;
+class User;
+class Value;
+
+/// \brief Information about a load/store intrinsic defined by the target.
+struct MemIntrinsicInfo {
+  MemIntrinsicInfo()
+      : ReadMem(false), WriteMem(false), Vol(false), MatchingId(0),
+        NumMemRefs(0), PtrVal(nullptr) {}
+  bool ReadMem;
+  bool WriteMem;
+  bool Vol;
+  // Same Id is set by the target for corresponding load/store intrinsics.
+  unsigned short MatchingId;
+  int NumMemRefs;
+  Value *PtrVal;
+};
+
+/// \brief This pass provides access to the codegen interfaces that are needed
+/// for IR-level transformations.
 class TargetTransformInfo {
-protected:
-  /// \brief The TTI instance one level down the stack.
+public:
+  /// \brief Construct a TTI object using a type implementing the \c Concept
+  /// API below.
   ///
-  /// This is used to implement the default behavior all of the methods which
-  /// is to delegate up through the stack of TTIs until one can answer the
-  /// query.
-  TargetTransformInfo *PrevTTI;
+  /// This is used by targets to construct a TTI wrapping their target-specific
+  /// implementaion that encodes appropriate costs for their target.
+  template <typename T> TargetTransformInfo(T Impl);
 
-  /// \brief The top of the stack of TTI analyses available.
+  /// \brief Construct a baseline TTI object using a minimal implementation of
+  /// the \c Concept API below.
   ///
-  /// This is a convenience routine maintained as TTI analyses become available
-  /// that complements the PrevTTI delegation chain. When one part of an
-  /// analysis pass wants to query another part of the analysis pass it can use
-  /// this to start back at the top of the stack.
-  TargetTransformInfo *TopTTI;
+  /// The TTI implementation will reflect the information in the DataLayout
+  /// provided if non-null.
+  explicit TargetTransformInfo(const DataLayout *DL);
 
-  /// All pass subclasses must in their initializePass routine call
-  /// pushTTIStack with themselves to update the pointers tracking the previous
-  /// TTI instance in the analysis group's stack, and the top of the analysis
-  /// group's stack.
-  void pushTTIStack(Pass *P);
+  // Provide move semantics.
+  TargetTransformInfo(TargetTransformInfo &&Arg);
+  TargetTransformInfo &operator=(TargetTransformInfo &&RHS);
 
-  /// All pass subclasses must in their finalizePass routine call popTTIStack
-  /// to update the pointers tracking the previous TTI instance in the analysis
-  /// group's stack, and the top of the analysis group's stack.
-  void popTTIStack();
+  // We need to define the destructor out-of-line to define our sub-classes
+  // out-of-line.
+  ~TargetTransformInfo();
 
-  /// All pass subclasses must call TargetTransformInfo::getAnalysisUsage.
-  virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
+  /// \brief Handle the invalidation of this information.
+  ///
+  /// When used as a result of \c TargetIRAnalysis this method will be called
+  /// when the function this was computed for changes. When it returns false,
+  /// the information is preserved across those changes.
+  bool invalidate(Function &, const PreservedAnalyses &) {
+    // FIXME: We should probably in some way ensure that the subtarget
+    // information for a function hasn't changed.
+    return false;
+  }
+
+  /// \name Generic Target Information
+  /// @{
 
-public:
-  /// This class is intended to be subclassed by real implementations.
-  virtual ~TargetTransformInfo() = 0;
+  /// \brief Underlying constants for 'cost' values in this interface.
+  ///
+  /// Many APIs in this interface return a cost. This enum defines the
+  /// fundamental values that should be used to interpret (and produce) those
+  /// costs. The costs are returned as an unsigned rather than a member of this
+  /// enumeration because it is expected that the cost of one IR instruction
+  /// may have a multiplicative factor to it or otherwise won't fit directly
+  /// into the enum. Moreover, it is common to sum or average costs which works
+  /// better as simple integral values. Thus this enum only provides constants.
+  ///
+  /// Note that these costs should usually reflect the intersection of code-size
+  /// cost and execution cost. A free instruction is typically one that folds
+  /// into another instruction. For example, reg-to-reg moves can often be
+  /// skipped by renaming the registers in the CPU, but they still are encoded
+  /// and thus wouldn't be considered 'free' here.
+  enum TargetCostConstants {
+    TCC_Free = 0,     ///< Expected to fold away in lowering.
+    TCC_Basic = 1,    ///< The cost of a typical 'add' instruction.
+    TCC_Expensive = 4 ///< The cost of a 'div' instruction on x86.
+  };
+
+  /// \brief Estimate the cost of a specific operation when lowered.
+  ///
+  /// Note that this is designed to work on an arbitrary synthetic opcode, and
+  /// thus work for hypothetical queries before an instruction has even been
+  /// formed. However, this does *not* work for GEPs, and must not be called
+  /// for a GEP instruction. Instead, use the dedicated getGEPCost interface as
+  /// analyzing a GEP's cost required more information.
+  ///
+  /// Typically only the result type is required, and the operand type can be
+  /// omitted. However, if the opcode is one of the cast instructions, the
+  /// operand type is required.
+  ///
+  /// The returned cost is defined in terms of \c TargetCostConstants, see its
+  /// comments for a detailed explanation of the cost values.
+  unsigned getOperationCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
+                            Type *OpTy = nullptr) const;
+
+  /// \brief Estimate the cost of a GEP operation when lowered.
+  ///
+  /// The contract for this function is the same as \c getOperationCost except
+  /// that it supports an interface that provides extra information specific to
+  /// the GEP operation.
+  unsigned getGEPCost(const Value *Ptr, ArrayRef<const Value *> Operands) const;
+
+  /// \brief Estimate the cost of a function call when lowered.
+  ///
+  /// The contract for this is the same as \c getOperationCost except that it
+  /// supports an interface that provides extra information specific to call
+  /// instructions.
+  ///
+  /// This is the most basic query for estimating call cost: it only knows the
+  /// function type and (potentially) the number of arguments at the call site.
+  /// The latter is only interesting for varargs function types.
+  unsigned getCallCost(FunctionType *FTy, int NumArgs = -1) const;
+
+  /// \brief Estimate the cost of calling a specific function when lowered.
+  ///
+  /// This overload adds the ability to reason about the particular function
+  /// being called in the event it is a library call with special lowering.
+  unsigned getCallCost(const Function *F, int NumArgs = -1) const;
+
+  /// \brief Estimate the cost of calling a specific function when lowered.
+  ///
+  /// This overload allows specifying a set of candidate argument values.
+  unsigned getCallCost(const Function *F,
+                       ArrayRef<const Value *> Arguments) const;
+
+  /// \brief Estimate the cost of an intrinsic when lowered.
+  ///
+  /// Mirrors the \c getCallCost method but uses an intrinsic identifier.
+  unsigned getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
+                            ArrayRef<Type *> ParamTys) const;
+
+  /// \brief Estimate the cost of an intrinsic when lowered.
+  ///
+  /// Mirrors the \c getCallCost method but uses an intrinsic identifier.
+  unsigned getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
+                            ArrayRef<const Value *> Arguments) const;
+
+  /// \brief Estimate the cost of a given IR user when lowered.
+  ///
+  /// This can estimate the cost of either a ConstantExpr or Instruction when
+  /// lowered. It has two primary advantages over the \c getOperationCost and
+  /// \c getGEPCost above, and one significant disadvantage: it can only be
+  /// used when the IR construct has already been formed.
+  ///
+  /// The advantages are that it can inspect the SSA use graph to reason more
+  /// accurately about the cost. For example, all-constant-GEPs can often be
+  /// folded into a load or other instruction, but if they are used in some
+  /// other context they may not be folded. This routine can distinguish such
+  /// cases.
+  ///
+  /// The returned cost is defined in terms of \c TargetCostConstants, see its
+  /// comments for a detailed explanation of the cost values.
+  unsigned getUserCost(const User *U) const;
+
+  /// \brief Return true if branch divergence exists.
+  ///
+  /// Branch divergence has a significantly negative impact on GPU performance
+  /// when threads in the same wavefront take different paths due to conditional
+  /// branches.
+  bool hasBranchDivergence() const;
+
+  /// \brief Returns whether V is a source of divergence.
+  ///
+  /// This function provides the target-dependent information for
+  /// the target-independent DivergenceAnalysis. DivergenceAnalysis first
+  /// builds the dependency graph, and then runs the reachability algorithm
+  /// starting with the sources of divergence.
+  bool isSourceOfDivergence(const Value *V) const;
+
+  /// \brief Test whether calls to a function lower to actual program function
+  /// calls.
+  ///
+  /// The idea is to test whether the program is likely to require a 'call'
+  /// instruction or equivalent in order to call the given function.
+  ///
+  /// FIXME: It's not clear that this is a good or useful query API. Client's
+  /// should probably move to simpler cost metrics using the above.
+  /// Alternatively, we could split the cost interface into distinct code-size
+  /// and execution-speed costs. This would allow modelling the core of this
+  /// query more accurately as a call is a single small instruction, but
+  /// incurs significant execution cost.
+  bool isLoweredToCall(const Function *F) const;
+
+  /// Parameters that control the generic loop unrolling transformation.
+  struct UnrollingPreferences {
+    /// The cost threshold for the unrolled loop, compared to
+    /// CodeMetrics.NumInsts aggregated over all basic blocks in the loop body.
+    /// The unrolling factor is set such that the unrolled loop body does not
+    /// exceed this cost. Set this to UINT_MAX to disable the loop body cost
+    /// restriction.
+    unsigned Threshold;
+    /// If complete unrolling could help other optimizations (e.g. InstSimplify)
+    /// to remove N% of instructions, then we can go beyond unroll threshold.
+    /// This value set the minimal percent for allowing that.
+    unsigned MinPercentOfOptimized;
+    /// The absolute cost threshold. We won't go beyond this even if complete
+    /// unrolling could result in optimizing out 90% of instructions.
+    unsigned AbsoluteThreshold;
+    /// The cost threshold for the unrolled loop when optimizing for size (set
+    /// to UINT_MAX to disable).
+    unsigned OptSizeThreshold;
+    /// The cost threshold for the unrolled loop, like Threshold, but used
+    /// for partial/runtime unrolling (set to UINT_MAX to disable).
+    unsigned PartialThreshold;
+    /// The cost threshold for the unrolled loop when optimizing for size, like
+    /// OptSizeThreshold, but used for partial/runtime unrolling (set to
+    /// UINT_MAX to disable).
+    unsigned PartialOptSizeThreshold;
+    /// A forced unrolling factor (the number of concatenated bodies of the
+    /// original loop in the unrolled loop body). When set to 0, the unrolling
+    /// transformation will select an unrolling factor based on the current cost
+    /// threshold and other factors.
+    unsigned Count;
+    // Set the maximum unrolling factor. The unrolling factor may be selected
+    // using the appropriate cost threshold, but may not exceed this number
+    // (set to UINT_MAX to disable). This does not apply in cases where the
+    // loop is being fully unrolled.
+    unsigned MaxCount;
+    /// Allow partial unrolling (unrolling of loops to expand the size of the
+    /// loop body, not only to eliminate small constant-trip-count loops).
+    bool Partial;
+    /// Allow runtime unrolling (unrolling of loops to expand the size of the
+    /// loop body even when the number of loop iterations is not known at
+    /// compile time).
+    bool Runtime;
+  };
+
+  /// \brief Get target-customized preferences for the generic loop unrolling
+  /// transformation. The caller will initialize UP with the current
+  /// target-independent defaults.
+  void getUnrollingPreferences(Loop *L, UnrollingPreferences &UP) const;
+
+  /// @}
 
   /// \name Scalar Target Information
   /// @{
@@ -76,60 +279,91 @@ public:
   /// significantly boost the performance when the population is dense, and it
   /// may or may not degrade performance if the population is sparse. A HW
   /// support is considered as "Fast" if it can outperform, or is on a par
-  /// with, SW implementaion when the population is sparse; otherwise, it is
+  /// with, SW implementation when the population is sparse; otherwise, it is
   /// considered as "Slow".
-  enum PopcntSupportKind {
-    PSK_Software,
-    PSK_SlowHardware,
-    PSK_FastHardware
-  };
+  enum PopcntSupportKind { PSK_Software, PSK_SlowHardware, PSK_FastHardware };
 
-  /// isLegalAddImmediate - Return true if the specified immediate is legal
-  /// add immediate, that is the target has add instructions which can add
-  /// a register with the immediate without having to materialize the
-  /// immediate into a register.
-  virtual bool isLegalAddImmediate(int64_t Imm) const;
+  /// \brief Return true if the specified immediate is legal add immediate, that
+  /// is the target has add instructions which can add a register with the
+  /// immediate without having to materialize the immediate into a register.
+  bool isLegalAddImmediate(int64_t Imm) const;
 
-  /// isLegalICmpImmediate - Return true if the specified immediate is legal
-  /// icmp immediate, that is the target has icmp instructions which can compare
-  /// a register against the immediate without having to materialize the
-  /// immediate into a register.
-  virtual bool isLegalICmpImmediate(int64_t Imm) const;
+  /// \brief Return true if the specified immediate is legal icmp immediate,
+  /// that is the target has icmp instructions which can compare a register
+  /// against the immediate without having to materialize the immediate into a
+  /// register.
+  bool isLegalICmpImmediate(int64_t Imm) const;
 
-  /// isLegalAddressingMode - Return true if the addressing mode represented by
-  /// AM is legal for this target, for a load/store of the specified type.
+  /// \brief Return true if the addressing mode represented by AM is legal for
+  /// this target, for a load/store of the specified type.
   /// The type may be VoidTy, in which case only return true if the addressing
   /// mode is legal for a load/store of any legal type.
   /// TODO: Handle pre/postinc as well.
-  virtual bool isLegalAddressingMode(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV,
-                                     int64_t BaseOffset, bool HasBaseReg,
-                                     int64_t Scale) const;
+  bool isLegalAddressingMode(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV, int64_t BaseOffset,
+                             bool HasBaseReg, int64_t Scale) const;
+
+  /// \brief Return true if the target works with masked instruction
+  /// AVX2 allows masks for consecutive load and store for i32 and i64 elements.
+  /// AVX-512 architecture will also allow masks for non-consecutive memory
+  /// accesses.
+  bool isLegalMaskedStore(Type *DataType, int Consecutive) const;
+  bool isLegalMaskedLoad(Type *DataType, int Consecutive) const;
+
+  /// \brief Return the cost of the scaling factor used in the addressing
+  /// mode represented by AM for this target, for a load/store
+  /// of the specified type.
+  /// If the AM is supported, the return value must be >= 0.
+  /// If the AM is not supported, it returns a negative value.
+  /// TODO: Handle pre/postinc as well.
+  int getScalingFactorCost(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV, int64_t BaseOffset,
+                           bool HasBaseReg, int64_t Scale) const;
+
+  /// \brief Return true if it's free to truncate a value of type Ty1 to type
+  /// Ty2. e.g. On x86 it's free to truncate a i32 value in register EAX to i16
+  /// by referencing its sub-register AX.
+  bool isTruncateFree(Type *Ty1, Type *Ty2) const;
+
+  /// \brief Return true if it is profitable to hoist instruction in the
+  /// then/else to before if.
+  bool isProfitableToHoist(Instruction *I) const;
 
-  /// isTruncateFree - Return true if it's free to truncate a value of
-  /// type Ty1 to type Ty2. e.g. On x86 it's free to truncate a i32 value in
-  /// register EAX to i16 by referencing its sub-register AX.
-  virtual bool isTruncateFree(Type *Ty1, Type *Ty2) const;
+  /// \brief Return true if this type is legal.
+  bool isTypeLegal(Type *Ty) const;
 
-  /// Is this type legal.
-  virtual bool isTypeLegal(Type *Ty) const;
+  /// \brief Returns the target's jmp_buf alignment in bytes.
+  unsigned getJumpBufAlignment() const;
 
-  /// getJumpBufAlignment - returns the target's jmp_buf alignment in bytes
-  virtual unsigned getJumpBufAlignment() const;
+  /// \brief Returns the target's jmp_buf size in bytes.
+  unsigned getJumpBufSize() const;
 
-  /// getJumpBufSize - returns the target's jmp_buf size in bytes.
-  virtual unsigned getJumpBufSize() const;
+  /// \brief Return true if switches should be turned into lookup tables for the
+  /// target.
+  bool shouldBuildLookupTables() const;
 
-  /// shouldBuildLookupTables - Return true if switches should be turned into
-  /// lookup tables for the target.
-  virtual bool shouldBuildLookupTables() const;
+  /// \brief Don't restrict interleaved unrolling to small loops.
+  bool enableAggressiveInterleaving(bool LoopHasReductions) const;
 
-  /// getPopcntSupport - Return hardware support for population count.
-  virtual PopcntSupportKind getPopcntSupport(unsigned IntTyWidthInBit) const;
+  /// \brief Return hardware support for population count.
+  PopcntSupportKind getPopcntSupport(unsigned IntTyWidthInBit) const;
 
-  /// getIntImmCost - Return the expected cost of materializing the given
-  /// integer immediate of the specified type.
-  virtual unsigned getIntImmCost(const APInt &Imm, Type *Ty) const;
+  /// \brief Return true if the hardware has a fast square-root instruction.
+  bool haveFastSqrt(Type *Ty) const;
 
+  /// \brief Return the expected cost of supporting the floating point operation
+  /// of the specified type.
+  unsigned getFPOpCost(Type *Ty) const;
+
+  /// \brief Return the expected cost of materializing for the given integer
+  /// immediate of the specified type.
+  unsigned getIntImmCost(const APInt &Imm, Type *Ty) const;
+
+  /// \brief Return the expected cost of materialization for the given integer
+  /// immediate of the specified type for a given instruction. The cost can be
+  /// zero if the immediate can be folded into the specified instruction.
+  unsigned getIntImmCost(unsigned Opc, unsigned Idx, const APInt &Imm,
+                         Type *Ty) const;
+  unsigned getIntImmCost(Intrinsic::ID IID, unsigned Idx, const APInt &Imm,
+                         Type *Ty) const;
   /// @}
 
   /// \name Vector Target Information
@@ -139,75 +373,502 @@ public:
   enum ShuffleKind {
     SK_Broadcast,       ///< Broadcast element 0 to all other elements.
     SK_Reverse,         ///< Reverse the order of the vector.
+    SK_Alternate,       ///< Choose alternate elements from vector.
     SK_InsertSubvector, ///< InsertSubvector. Index indicates start offset.
     SK_ExtractSubvector ///< ExtractSubvector Index indicates start offset.
   };
 
+  /// \brief Additional information about an operand's possible values.
+  enum OperandValueKind {
+    OK_AnyValue,               // Operand can have any value.
+    OK_UniformValue,           // Operand is uniform (splat of a value).
+    OK_UniformConstantValue,   // Operand is uniform constant.
+    OK_NonUniformConstantValue // Operand is a non uniform constant value.
+  };
+
+  /// \brief Additional properties of an operand's values.
+  enum OperandValueProperties { OP_None = 0, OP_PowerOf2 = 1 };
+
   /// \return The number of scalar or vector registers that the target has.
   /// If 'Vectors' is true, it returns the number of vector registers. If it is
   /// set to false, it returns the number of scalar registers.
-  virtual unsigned getNumberOfRegisters(bool Vector) const;
+  unsigned getNumberOfRegisters(bool Vector) const;
 
   /// \return The width of the largest scalar or vector register type.
-  virtual unsigned getRegisterBitWidth(bool Vector) const;
+  unsigned getRegisterBitWidth(bool Vector) const;
 
-  /// \return The maximum unroll factor that the vectorizer should try to
+  /// \return The maximum interleave factor that any transform should try to
   /// perform for this target. This number depends on the level of parallelism
   /// and the number of execution units in the CPU.
-  virtual unsigned getMaximumUnrollFactor() const;
+  unsigned getMaxInterleaveFactor() const;
 
   /// \return The expected cost of arithmetic ops, such as mul, xor, fsub, etc.
-  virtual unsigned getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty) const;
+  unsigned
+  getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
+                         OperandValueKind Opd1Info = OK_AnyValue,
+                         OperandValueKind Opd2Info = OK_AnyValue,
+                         OperandValueProperties Opd1PropInfo = OP_None,
+                         OperandValueProperties Opd2PropInfo = OP_None) const;
 
   /// \return The cost of a shuffle instruction of kind Kind and of type Tp.
   /// The index and subtype parameters are used by the subvector insertion and
   /// extraction shuffle kinds.
-  virtual unsigned getShuffleCost(ShuffleKind Kind, Type *Tp, int Index = 0,
-                                  Type *SubTp = 0) const;
+  unsigned getShuffleCost(ShuffleKind Kind, Type *Tp, int Index = 0,
+                          Type *SubTp = nullptr) const;
 
   /// \return The expected cost of cast instructions, such as bitcast, trunc,
   /// zext, etc.
-  virtual unsigned getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst,
-                                    Type *Src) const;
+  unsigned getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst, Type *Src) const;
 
-  /// \return The expected cost of control-flow related instrutctions such as
+  /// \return The expected cost of control-flow related instructions such as
   /// Phi, Ret, Br.
-  virtual unsigned getCFInstrCost(unsigned Opcode) const;
+  unsigned getCFInstrCost(unsigned Opcode) const;
 
   /// \returns The expected cost of compare and select instructions.
-  virtual unsigned getCmpSelInstrCost(unsigned Opcode, Type *ValTy,
-                                      Type *CondTy = 0) const;
+  unsigned getCmpSelInstrCost(unsigned Opcode, Type *ValTy,
+                              Type *CondTy = nullptr) const;
 
   /// \return The expected cost of vector Insert and Extract.
   /// Use -1 to indicate that there is no information on the index value.
-  virtual unsigned getVectorInstrCost(unsigned Opcode, Type *Val,
-                                      unsigned Index = -1) const;
+  unsigned getVectorInstrCost(unsigned Opcode, Type *Val,
+                              unsigned Index = -1) const;
 
   /// \return The cost of Load and Store instructions.
-  virtual unsigned getMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src,
-                                   unsigned Alignment,
-                                   unsigned AddressSpace) const;
+  unsigned getMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src, unsigned Alignment,
+                           unsigned AddressSpace) const;
+
+  /// \return The cost of masked Load and Store instructions.
+  unsigned getMaskedMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src, unsigned Alignment,
+                                 unsigned AddressSpace) const;
+
+  /// \brief Calculate the cost of performing a vector reduction.
+  ///
+  /// This is the cost of reducing the vector value of type \p Ty to a scalar
+  /// value using the operation denoted by \p Opcode. The form of the reduction
+  /// can either be a pairwise reduction or a reduction that splits the vector
+  /// at every reduction level.
+  ///
+  /// Pairwise:
+  ///  (v0, v1, v2, v3)
+  ///  ((v0+v1), (v2, v3), undef, undef)
+  /// Split:
+  ///  (v0, v1, v2, v3)
+  ///  ((v0+v2), (v1+v3), undef, undef)
+  unsigned getReductionCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
+                            bool IsPairwiseForm) const;
 
   /// \returns The cost of Intrinsic instructions.
-  virtual unsigned getIntrinsicInstrCost(Intrinsic::ID ID, Type *RetTy,
-                                         ArrayRef<Type *> Tys) const;
+  unsigned getIntrinsicInstrCost(Intrinsic::ID ID, Type *RetTy,
+                                 ArrayRef<Type *> Tys) const;
+
+  /// \returns The cost of Call instructions.
+  unsigned getCallInstrCost(Function *F, Type *RetTy,
+                            ArrayRef<Type *> Tys) const;
 
   /// \returns The number of pieces into which the provided type must be
   /// split during legalization. Zero is returned when the answer is unknown.
-  virtual unsigned getNumberOfParts(Type *Tp) const;
+  unsigned getNumberOfParts(Type *Tp) const;
+
+  /// \returns The cost of the address computation. For most targets this can be
+  /// merged into the instruction indexing mode. Some targets might want to
+  /// distinguish between address computation for memory operations on vector
+  /// types and scalar types. Such targets should override this function.
+  /// The 'IsComplex' parameter is a hint that the address computation is likely
+  /// to involve multiple instructions and as such unlikely to be merged into
+  /// the address indexing mode.
+  unsigned getAddressComputationCost(Type *Ty, bool IsComplex = false) const;
+
+  /// \returns The cost, if any, of keeping values of the given types alive
+  /// over a callsite.
+  ///
+  /// Some types may require the use of register classes that do not have
+  /// any callee-saved registers, so would require a spill and fill.
+  unsigned getCostOfKeepingLiveOverCall(ArrayRef<Type *> Tys) const;
+
+  /// \returns True if the intrinsic is a supported memory intrinsic.  Info
+  /// will contain additional information - whether the intrinsic may write
+  /// or read to memory, volatility and the pointer.  Info is undefined
+  /// if false is returned.
+  bool getTgtMemIntrinsic(IntrinsicInst *Inst, MemIntrinsicInfo &Info) const;
+
+  /// \returns A value which is the result of the given memory intrinsic.  New
+  /// instructions may be created to extract the result from the given intrinsic
+  /// memory operation.  Returns nullptr if the target cannot create a result
+  /// from the given intrinsic.
+  Value *getOrCreateResultFromMemIntrinsic(IntrinsicInst *Inst,
+                                           Type *ExpectedType) const;
 
   /// @}
 
-  /// Analysis group identification.
+private:
+  /// \brief The abstract base class used to type erase specific TTI
+  /// implementations.
+  class Concept;
+
+  /// \brief The template model for the base class which wraps a concrete
+  /// implementation in a type erased interface.
+  template <typename T> class Model;
+
+  std::unique_ptr<Concept> TTIImpl;
+};
+
+class TargetTransformInfo::Concept {
+public:
+  virtual ~Concept() = 0;
+
+  virtual unsigned getOperationCost(unsigned Opcode, Type *Ty, Type *OpTy) = 0;
+  virtual unsigned getGEPCost(const Value *Ptr,
+                              ArrayRef<const Value *> Operands) = 0;
+  virtual unsigned getCallCost(FunctionType *FTy, int NumArgs) = 0;
+  virtual unsigned getCallCost(const Function *F, int NumArgs) = 0;
+  virtual unsigned getCallCost(const Function *F,
+                               ArrayRef<const Value *> Arguments) = 0;
+  virtual unsigned getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
+                                    ArrayRef<Type *> ParamTys) = 0;
+  virtual unsigned getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
+                                    ArrayRef<const Value *> Arguments) = 0;
+  virtual unsigned getUserCost(const User *U) = 0;
+  virtual bool hasBranchDivergence() = 0;
+  virtual bool isSourceOfDivergence(const Value *V) = 0;
+  virtual bool isLoweredToCall(const Function *F) = 0;
+  virtual void getUnrollingPreferences(Loop *L, UnrollingPreferences &UP) = 0;
+  virtual bool isLegalAddImmediate(int64_t Imm) = 0;
+  virtual bool isLegalICmpImmediate(int64_t Imm) = 0;
+  virtual bool isLegalAddressingMode(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV,
+                                     int64_t BaseOffset, bool HasBaseReg,
+                                     int64_t Scale) = 0;
+  virtual bool isLegalMaskedStore(Type *DataType, int Consecutive) = 0;
+  virtual bool isLegalMaskedLoad(Type *DataType, int Consecutive) = 0;
+  virtual int getScalingFactorCost(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV,
+                                   int64_t BaseOffset, bool HasBaseReg,
+                                   int64_t Scale) = 0;
+  virtual bool isTruncateFree(Type *Ty1, Type *Ty2) = 0;
+  virtual bool isProfitableToHoist(Instruction *I) = 0;
+  virtual bool isTypeLegal(Type *Ty) = 0;
+  virtual unsigned getJumpBufAlignment() = 0;
+  virtual unsigned getJumpBufSize() = 0;
+  virtual bool shouldBuildLookupTables() = 0;
+  virtual bool enableAggressiveInterleaving(bool LoopHasReductions) = 0;
+  virtual PopcntSupportKind getPopcntSupport(unsigned IntTyWidthInBit) = 0;
+  virtual bool haveFastSqrt(Type *Ty) = 0;
+  virtual unsigned getFPOpCost(Type *Ty) = 0;
+  virtual unsigned getIntImmCost(const APInt &Imm, Type *Ty) = 0;
+  virtual unsigned getIntImmCost(unsigned Opc, unsigned Idx, const APInt &Imm,
+                                 Type *Ty) = 0;
+  virtual unsigned getIntImmCost(Intrinsic::ID IID, unsigned Idx,
+                                 const APInt &Imm, Type *Ty) = 0;
+  virtual unsigned getNumberOfRegisters(bool Vector) = 0;
+  virtual unsigned getRegisterBitWidth(bool Vector) = 0;
+  virtual unsigned getMaxInterleaveFactor() = 0;
+  virtual unsigned
+  getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty, OperandValueKind Opd1Info,
+                         OperandValueKind Opd2Info,
+                         OperandValueProperties Opd1PropInfo,
+                         OperandValueProperties Opd2PropInfo) = 0;
+  virtual unsigned getShuffleCost(ShuffleKind Kind, Type *Tp, int Index,
+                                  Type *SubTp) = 0;
+  virtual unsigned getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst, Type *Src) = 0;
+  virtual unsigned getCFInstrCost(unsigned Opcode) = 0;
+  virtual unsigned getCmpSelInstrCost(unsigned Opcode, Type *ValTy,
+                                      Type *CondTy) = 0;
+  virtual unsigned getVectorInstrCost(unsigned Opcode, Type *Val,
+                                      unsigned Index) = 0;
+  virtual unsigned getMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src,
+                                   unsigned Alignment,
+                                   unsigned AddressSpace) = 0;
+  virtual unsigned getMaskedMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src,
+                                         unsigned Alignment,
+                                         unsigned AddressSpace) = 0;
+  virtual unsigned getReductionCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
+                                    bool IsPairwiseForm) = 0;
+  virtual unsigned getIntrinsicInstrCost(Intrinsic::ID ID, Type *RetTy,
+                                         ArrayRef<Type *> Tys) = 0;
+  virtual unsigned getCallInstrCost(Function *F, Type *RetTy,
+                                    ArrayRef<Type *> Tys) = 0;
+  virtual unsigned getNumberOfParts(Type *Tp) = 0;
+  virtual unsigned getAddressComputationCost(Type *Ty, bool IsComplex) = 0;
+  virtual unsigned getCostOfKeepingLiveOverCall(ArrayRef<Type *> Tys) = 0;
+  virtual bool getTgtMemIntrinsic(IntrinsicInst *Inst,
+                                  MemIntrinsicInfo &Info) = 0;
+  virtual Value *getOrCreateResultFromMemIntrinsic(IntrinsicInst *Inst,
+                                                   Type *ExpectedType) = 0;
+};
+
+template <typename T>
+class TargetTransformInfo::Model final : public TargetTransformInfo::Concept {
+  T Impl;
+
+public:
+  Model(T Impl) : Impl(std::move(Impl)) {}
+  ~Model() override {}
+
+  unsigned getOperationCost(unsigned Opcode, Type *Ty, Type *OpTy) override {
+    return Impl.getOperationCost(Opcode, Ty, OpTy);
+  }
+  unsigned getGEPCost(const Value *Ptr,
+                      ArrayRef<const Value *> Operands) override {
+    return Impl.getGEPCost(Ptr, Operands);
+  }
+  unsigned getCallCost(FunctionType *FTy, int NumArgs) override {
+    return Impl.getCallCost(FTy, NumArgs);
+  }
+  unsigned getCallCost(const Function *F, int NumArgs) override {
+    return Impl.getCallCost(F, NumArgs);
+  }
+  unsigned getCallCost(const Function *F,
+                       ArrayRef<const Value *> Arguments) override {
+    return Impl.getCallCost(F, Arguments);
+  }
+  unsigned getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
+                            ArrayRef<Type *> ParamTys) override {
+    return Impl.getIntrinsicCost(IID, RetTy, ParamTys);
+  }
+  unsigned getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
+                            ArrayRef<const Value *> Arguments) override {
+    return Impl.getIntrinsicCost(IID, RetTy, Arguments);
+  }
+  unsigned getUserCost(const User *U) override { return Impl.getUserCost(U); }
+  bool hasBranchDivergence() override { return Impl.hasBranchDivergence(); }
+  bool isSourceOfDivergence(const Value *V) override {
+    return Impl.isSourceOfDivergence(V);
+  }
+  bool isLoweredToCall(const Function *F) override {
+    return Impl.isLoweredToCall(F);
+  }
+  void getUnrollingPreferences(Loop *L, UnrollingPreferences &UP) override {
+    return Impl.getUnrollingPreferences(L, UP);
+  }
+  bool isLegalAddImmediate(int64_t Imm) override {
+    return Impl.isLegalAddImmediate(Imm);
+  }
+  bool isLegalICmpImmediate(int64_t Imm) override {
+    return Impl.isLegalICmpImmediate(Imm);
+  }
+  bool isLegalAddressingMode(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV, int64_t BaseOffset,
+                             bool HasBaseReg, int64_t Scale) override {
+    return Impl.isLegalAddressingMode(Ty, BaseGV, BaseOffset, HasBaseReg,
+                                      Scale);
+  }
+  bool isLegalMaskedStore(Type *DataType, int Consecutive) override {
+    return Impl.isLegalMaskedStore(DataType, Consecutive);
+  }
+  bool isLegalMaskedLoad(Type *DataType, int Consecutive) override {
+    return Impl.isLegalMaskedLoad(DataType, Consecutive);
+  }
+  int getScalingFactorCost(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV, int64_t BaseOffset,
+                           bool HasBaseReg, int64_t Scale) override {
+    return Impl.getScalingFactorCost(Ty, BaseGV, BaseOffset, HasBaseReg, Scale);
+  }
+  bool isTruncateFree(Type *Ty1, Type *Ty2) override {
+    return Impl.isTruncateFree(Ty1, Ty2);
+  }
+  bool isProfitableToHoist(Instruction *I) override {
+    return Impl.isProfitableToHoist(I);
+  }
+  bool isTypeLegal(Type *Ty) override { return Impl.isTypeLegal(Ty); }
+  unsigned getJumpBufAlignment() override { return Impl.getJumpBufAlignment(); }
+  unsigned getJumpBufSize() override { return Impl.getJumpBufSize(); }
+  bool shouldBuildLookupTables() override {
+    return Impl.shouldBuildLookupTables();
+  }
+  bool enableAggressiveInterleaving(bool LoopHasReductions) override {
+    return Impl.enableAggressiveInterleaving(LoopHasReductions);
+  }
+  PopcntSupportKind getPopcntSupport(unsigned IntTyWidthInBit) override {
+    return Impl.getPopcntSupport(IntTyWidthInBit);
+  }
+  bool haveFastSqrt(Type *Ty) override { return Impl.haveFastSqrt(Ty); }
+
+  unsigned getFPOpCost(Type *Ty) override {
+    return Impl.getFPOpCost(Ty);
+  }
+
+  unsigned getIntImmCost(const APInt &Imm, Type *Ty) override {
+    return Impl.getIntImmCost(Imm, Ty);
+  }
+  unsigned getIntImmCost(unsigned Opc, unsigned Idx, const APInt &Imm,
+                         Type *Ty) override {
+    return Impl.getIntImmCost(Opc, Idx, Imm, Ty);
+  }
+  unsigned getIntImmCost(Intrinsic::ID IID, unsigned Idx, const APInt &Imm,
+                         Type *Ty) override {
+    return Impl.getIntImmCost(IID, Idx, Imm, Ty);
+  }
+  unsigned getNumberOfRegisters(bool Vector) override {
+    return Impl.getNumberOfRegisters(Vector);
+  }
+  unsigned getRegisterBitWidth(bool Vector) override {
+    return Impl.getRegisterBitWidth(Vector);
+  }
+  unsigned getMaxInterleaveFactor() override {
+    return Impl.getMaxInterleaveFactor();
+  }
+  unsigned
+  getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty, OperandValueKind Opd1Info,
+                         OperandValueKind Opd2Info,
+                         OperandValueProperties Opd1PropInfo,
+                         OperandValueProperties Opd2PropInfo) override {
+    return Impl.getArithmeticInstrCost(Opcode, Ty, Opd1Info, Opd2Info,
+                                       Opd1PropInfo, Opd2PropInfo);
+  }
+  unsigned getShuffleCost(ShuffleKind Kind, Type *Tp, int Index,
+                          Type *SubTp) override {
+    return Impl.getShuffleCost(Kind, Tp, Index, SubTp);
+  }
+  unsigned getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst, Type *Src) override {
+    return Impl.getCastInstrCost(Opcode, Dst, Src);
+  }
+  unsigned getCFInstrCost(unsigned Opcode) override {
+    return Impl.getCFInstrCost(Opcode);
+  }
+  unsigned getCmpSelInstrCost(unsigned Opcode, Type *ValTy,
+                              Type *CondTy) override {
+    return Impl.getCmpSelInstrCost(Opcode, ValTy, CondTy);
+  }
+  unsigned getVectorInstrCost(unsigned Opcode, Type *Val,
+                              unsigned Index) override {
+    return Impl.getVectorInstrCost(Opcode, Val, Index);
+  }
+  unsigned getMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src, unsigned Alignment,
+                           unsigned AddressSpace) override {
+    return Impl.getMemoryOpCost(Opcode, Src, Alignment, AddressSpace);
+  }
+  unsigned getMaskedMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src, unsigned Alignment,
+                                 unsigned AddressSpace) override {
+    return Impl.getMaskedMemoryOpCost(Opcode, Src, Alignment, AddressSpace);
+  }
+  unsigned getReductionCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
+                            bool IsPairwiseForm) override {
+    return Impl.getReductionCost(Opcode, Ty, IsPairwiseForm);
+  }
+  unsigned getIntrinsicInstrCost(Intrinsic::ID ID, Type *RetTy,
+                                 ArrayRef<Type *> Tys) override {
+    return Impl.getIntrinsicInstrCost(ID, RetTy, Tys);
+  }
+  unsigned getCallInstrCost(Function *F, Type *RetTy,
+                            ArrayRef<Type *> Tys) override {
+    return Impl.getCallInstrCost(F, RetTy, Tys);
+  }
+  unsigned getNumberOfParts(Type *Tp) override {
+    return Impl.getNumberOfParts(Tp);
+  }
+  unsigned getAddressComputationCost(Type *Ty, bool IsComplex) override {
+    return Impl.getAddressComputationCost(Ty, IsComplex);
+  }
+  unsigned getCostOfKeepingLiveOverCall(ArrayRef<Type *> Tys) override {
+    return Impl.getCostOfKeepingLiveOverCall(Tys);
+  }
+  bool getTgtMemIntrinsic(IntrinsicInst *Inst,
+                          MemIntrinsicInfo &Info) override {
+    return Impl.getTgtMemIntrinsic(Inst, Info);
+  }
+  Value *getOrCreateResultFromMemIntrinsic(IntrinsicInst *Inst,
+                                           Type *ExpectedType) override {
+    return Impl.getOrCreateResultFromMemIntrinsic(Inst, ExpectedType);
+  }
+};
+
+template <typename T>
+TargetTransformInfo::TargetTransformInfo(T Impl)
+    : TTIImpl(new Model<T>(Impl)) {}
+
+/// \brief Analysis pass providing the \c TargetTransformInfo.
+///
+/// The core idea of the TargetIRAnalysis is to expose an interface through
+/// which LLVM targets can analyze and provide information about the middle
+/// end's target-independent IR. This supports use cases such as target-aware
+/// cost modeling of IR constructs.
+///
+/// This is a function analysis because much of the cost modeling for targets
+/// is done in a subtarget specific way and LLVM supports compiling different
+/// functions targeting different subtargets in order to support runtime
+/// dispatch according to the observed subtarget.
+class TargetIRAnalysis {
+public:
+  typedef TargetTransformInfo Result;
+
+  /// \brief Opaque, unique identifier for this analysis pass.
+  static void *ID() { return (void *)&PassID; }
+
+  /// \brief Provide access to a name for this pass for debugging purposes.
+  static StringRef name() { return "TargetIRAnalysis"; }
+
+  /// \brief Default construct a target IR analysis.
+  ///
+  /// This will use the module's datalayout to construct a baseline
+  /// conservative TTI result.
+  TargetIRAnalysis();
+
+  /// \brief Construct an IR analysis pass around a target-provide callback.
+  ///
+  /// The callback will be called with a particular function for which the TTI
+  /// is needed and must return a TTI object for that function.
+  TargetIRAnalysis(std::function<Result(Function &)> TTICallback);
+
+  // Value semantics. We spell out the constructors for MSVC.
+  TargetIRAnalysis(const TargetIRAnalysis &Arg)
+      : TTICallback(Arg.TTICallback) {}
+  TargetIRAnalysis(TargetIRAnalysis &&Arg)
+      : TTICallback(std::move(Arg.TTICallback)) {}
+  TargetIRAnalysis &operator=(const TargetIRAnalysis &RHS) {
+    TTICallback = RHS.TTICallback;
+    return *this;
+  }
+  TargetIRAnalysis &operator=(TargetIRAnalysis &&RHS) {
+    TTICallback = std::move(RHS.TTICallback);
+    return *this;
+  }
+
+  Result run(Function &F);
+
+private:
+  static char PassID;
+
+  /// \brief The callback used to produce a result.
+  ///
+  /// We use a completely opaque callback so that targets can provide whatever
+  /// mechanism they desire for constructing the TTI for a given function.
+  ///
+  /// FIXME: Should we really use std::function? It's relatively inefficient.
+  /// It might be possible to arrange for even stateful callbacks to outlive
+  /// the analysis and thus use a function_ref which would be lighter weight.
+  /// This may also be less error prone as the callback is likely to reference
+  /// the external TargetMachine, and that reference needs to never dangle.
+  std::function<Result(Function &)> TTICallback;
+
+  /// \brief Helper function used as the callback in the default constructor.
+  static Result getDefaultTTI(Function &F);
+};
+
+/// \brief Wrapper pass for TargetTransformInfo.
+///
+/// This pass can be constructed from a TTI object which it stores internally
+/// and is queried by passes.
+class TargetTransformInfoWrapperPass : public ImmutablePass {
+  TargetIRAnalysis TIRA;
+  Optional<TargetTransformInfo> TTI;
+
+  virtual void anchor();
+
+public:
   static char ID;
+
+  /// \brief We must provide a default constructor for the pass but it should
+  /// never be used.
+  ///
+  /// Use the constructor below or call one of the creation routines.
+  TargetTransformInfoWrapperPass();
+
+  explicit TargetTransformInfoWrapperPass(TargetIRAnalysis TIRA);
+
+  TargetTransformInfo &getTTI(Function &F);
 };
 
-/// \brief Create the base case instance of a pass in the TTI analysis group.
+/// \brief Create an analysis pass wrapper around a TTI object.
 ///
-/// This class provides the base case for the stack of TTI analyses. It doesn't
-/// delegate to anything and uses the STTI and VTTI objects passed in to
-/// satisfy the queries.
-ImmutablePass *createNoTargetTransformInfoPass();
+/// This analysis pass just holds the TTI instance and makes it available to
+/// clients.
+ImmutablePass *createTargetTransformInfoWrapperPass(TargetIRAnalysis TIRA);
 
 } // End llvm namespace