[CodeGenPrepare] Create more extloads and fewer ands
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / CodeGenPrepare.cpp
index 2eeaabed2eb00c8ca0c793c7bacc1e47570055ca..ce6308dd709378d576ba2ce511ecc2ac9461a726 100644 (file)
@@ -20,6 +20,7 @@
 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
 #include "llvm/Analysis/TargetLibraryInfo.h"
 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
+#include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
 #include "llvm/IR/CallSite.h"
 #include "llvm/IR/Constants.h"
 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
@@ -63,6 +64,9 @@ STATISTIC(NumMemoryInsts, "Number of memory instructions whose address "
                           "computations were sunk");
 STATISTIC(NumExtsMoved,  "Number of [s|z]ext instructions combined with loads");
 STATISTIC(NumExtUses,    "Number of uses of [s|z]ext instructions optimized");
+STATISTIC(NumAndsAdded,
+          "Number of and mask instructions added to form ext loads");
+STATISTIC(NumAndUses, "Number of uses of and mask instructions optimized");
 STATISTIC(NumRetsDup,    "Number of return instructions duplicated");
 STATISTIC(NumDbgValueMoved, "Number of debug value instructions moved");
 STATISTIC(NumSelectsExpanded, "Number of selects turned into branches");
@@ -172,8 +176,10 @@ class TypePromotionTransaction;
     bool optimizeCallInst(CallInst *CI, bool& ModifiedDT);
     bool moveExtToFormExtLoad(Instruction *&I);
     bool optimizeExtUses(Instruction *I);
+    bool optimizeLoadExt(LoadInst *I);
     bool optimizeSelectInst(SelectInst *SI);
     bool optimizeShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst *SI);
+    bool optimizeSwitchInst(SwitchInst *CI);
     bool optimizeExtractElementInst(Instruction *Inst);
     bool dupRetToEnableTailCallOpts(BasicBlock *BB);
     bool placeDbgValues(Function &F);
@@ -587,6 +593,14 @@ simplifyRelocatesOffABase(IntrinsicInst *RelocatedBase,
       continue;
     }
 
+    if (RelocatedBase->getParent() != ToReplace->getParent()) {
+      // Base and derived relocates are in different basic blocks.
+      // In this case transform is only valid when base dominates derived
+      // relocate. However it would be too expensive to check dominance
+      // for each such relocate, so we skip the whole transformation.
+      continue;
+    }
+
     Value *Base = ThisRelocate.getBasePtr();
     auto Derived = dyn_cast<GetElementPtrInst>(ThisRelocate.getDerivedPtr());
     if (!Derived || Derived->getPointerOperand() != Base)
@@ -1120,35 +1134,68 @@ static bool OptimizeExtractBits(BinaryOperator *ShiftI, ConstantInt *CI,
 //
 static void ScalarizeMaskedLoad(CallInst *CI) {
   Value *Ptr  = CI->getArgOperand(0);
-  Value *Src0 = CI->getArgOperand(3);
+  Value *Alignment = CI->getArgOperand(1);
   Value *Mask = CI->getArgOperand(2);
-  VectorType *VecType = dyn_cast<VectorType>(CI->getType());
-  Type *EltTy = VecType->getElementType();
+  Value *Src0 = CI->getArgOperand(3);
 
+  unsigned AlignVal = cast<ConstantInt>(Alignment)->getZExtValue();
+  VectorType *VecType = dyn_cast<VectorType>(CI->getType());
   assert(VecType && "Unexpected return type of masked load intrinsic");
 
+  Type *EltTy = CI->getType()->getVectorElementType();
+
   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
   Instruction *InsertPt = CI;
   BasicBlock *IfBlock = CI->getParent();
   BasicBlock *CondBlock = nullptr;
   BasicBlock *PrevIfBlock = CI->getParent();
-  Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
 
+  Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
   Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
 
+  // Short-cut if the mask is all-true.
+  bool IsAllOnesMask = isa<Constant>(Mask) &&
+    cast<Constant>(Mask)->isAllOnesValue();
+
+  if (IsAllOnesMask) {
+    Value *NewI = Builder.CreateAlignedLoad(Ptr, AlignVal);
+    CI->replaceAllUsesWith(NewI);
+    CI->eraseFromParent();
+    return;
+  }
+
+  // Adjust alignment for the scalar instruction.
+  AlignVal = std::min(AlignVal, VecType->getScalarSizeInBits()/8);
   // Bitcast %addr fron i8* to EltTy*
   Type *NewPtrType =
     EltTy->getPointerTo(cast<PointerType>(Ptr->getType())->getAddressSpace());
   Value *FirstEltPtr = Builder.CreateBitCast(Ptr, NewPtrType);
+  unsigned VectorWidth = VecType->getNumElements();
+
   Value *UndefVal = UndefValue::get(VecType);
 
   // The result vector
   Value *VResult = UndefVal;
 
+  if (isa<ConstantVector>(Mask)) {
+    for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
+      if (cast<ConstantVector>(Mask)->getOperand(Idx)->isNullValue())
+          continue;
+      Value *Gep =
+          Builder.CreateInBoundsGEP(EltTy, FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
+      LoadInst* Load = Builder.CreateAlignedLoad(Gep, AlignVal);
+      VResult = Builder.CreateInsertElement(VResult, Load,
+                                            Builder.getInt32(Idx));
+    }
+    Value *NewI = Builder.CreateSelect(Mask, VResult, Src0);
+    CI->replaceAllUsesWith(NewI);
+    CI->eraseFromParent();
+    return;
+  }
+
   PHINode *Phi = nullptr;
   Value *PrevPhi = UndefVal;
 
-  unsigned VectorWidth = VecType->getNumElements();
   for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
 
     // Fill the "else" block, created in the previous iteration
@@ -1181,7 +1228,7 @@ static void ScalarizeMaskedLoad(CallInst *CI) {
 
     Value *Gep =
         Builder.CreateInBoundsGEP(EltTy, FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
-    LoadInst* Load = Builder.CreateLoad(Gep, false);
+    LoadInst *Load = Builder.CreateAlignedLoad(Gep, AlignVal);
     VResult = Builder.CreateInsertElement(VResult, Load, Builder.getInt32(Idx));
 
     // Create "else" block, fill it in the next iteration
@@ -1232,34 +1279,61 @@ static void ScalarizeMaskedLoad(CallInst *CI) {
 //   br label %else2
 //   . . .
 static void ScalarizeMaskedStore(CallInst *CI) {
-  Value *Ptr  = CI->getArgOperand(1);
   Value *Src = CI->getArgOperand(0);
+  Value *Ptr  = CI->getArgOperand(1);
+  Value *Alignment = CI->getArgOperand(2);
   Value *Mask = CI->getArgOperand(3);
 
+  unsigned AlignVal = cast<ConstantInt>(Alignment)->getZExtValue();
   VectorType *VecType = dyn_cast<VectorType>(Src->getType());
-  Type *EltTy = VecType->getElementType();
-
   assert(VecType && "Unexpected data type in masked store intrinsic");
 
+  Type *EltTy = VecType->getElementType();
+
   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
   Instruction *InsertPt = CI;
   BasicBlock *IfBlock = CI->getParent();
   Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
   Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
 
+  // Short-cut if the mask is all-true.
+  bool IsAllOnesMask = isa<Constant>(Mask) &&
+    cast<Constant>(Mask)->isAllOnesValue();
+
+  if (IsAllOnesMask) {
+    Builder.CreateAlignedStore(Src, Ptr, AlignVal);
+    CI->eraseFromParent();
+    return;
+  }
+
+  // Adjust alignment for the scalar instruction.
+  AlignVal = std::max(AlignVal, VecType->getScalarSizeInBits()/8);
   // Bitcast %addr fron i8* to EltTy*
   Type *NewPtrType =
     EltTy->getPointerTo(cast<PointerType>(Ptr->getType())->getAddressSpace());
   Value *FirstEltPtr = Builder.CreateBitCast(Ptr, NewPtrType);
-
   unsigned VectorWidth = VecType->getNumElements();
+
+  if (isa<ConstantVector>(Mask)) {
+    for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
+      if (cast<ConstantVector>(Mask)->getOperand(Idx)->isNullValue())
+          continue;
+      Value *OneElt = Builder.CreateExtractElement(Src, Builder.getInt32(Idx));
+      Value *Gep =
+          Builder.CreateInBoundsGEP(EltTy, FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
+      Builder.CreateAlignedStore(OneElt, Gep, AlignVal);
+    }
+    CI->eraseFromParent();
+    return;
+  }
+
   for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
 
     // Fill the "else" block, created in the previous iteration
     //
     //  %mask_1 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 Idx
     //  %to_store = icmp eq i1 %mask_1, true
-    //  br i1 %to_load, label %cond.store, label %else
+    //  br i1 %to_store, label %cond.store, label %else
     //
     Value *Predicate = Builder.CreateExtractElement(Mask, Builder.getInt32(Idx));
     Value *Cmp = Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, Predicate,
@@ -1278,7 +1352,7 @@ static void ScalarizeMaskedStore(CallInst *CI) {
     Value *OneElt = Builder.CreateExtractElement(Src, Builder.getInt32(Idx));
     Value *Gep =
         Builder.CreateInBoundsGEP(EltTy, FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
-    Builder.CreateStore(OneElt, Gep);
+    Builder.CreateAlignedStore(OneElt, Gep, AlignVal);
 
     // Create "else" block, fill it in the next iteration
     BasicBlock *NewIfBlock =
@@ -1292,6 +1366,329 @@ static void ScalarizeMaskedStore(CallInst *CI) {
   CI->eraseFromParent();
 }
 
+// Translate a masked gather intrinsic like
+// <16 x i32 > @llvm.masked.gather.v16i32( <16 x i32*> %Ptrs, i32 4,
+//                               <16 x i1> %Mask, <16 x i32> %Src)
+// to a chain of basic blocks, with loading element one-by-one if
+// the appropriate mask bit is set
+// 
+// % Ptrs = getelementptr i32, i32* %base, <16 x i64> %ind
+// % Mask0 = extractelement <16 x i1> %Mask, i32 0
+// % ToLoad0 = icmp eq i1 % Mask0, true
+// br i1 % ToLoad0, label %cond.load, label %else
+// 
+// cond.load:
+// % Ptr0 = extractelement <16 x i32*> %Ptrs, i32 0
+// % Load0 = load i32, i32* % Ptr0, align 4
+// % Res0 = insertelement <16 x i32> undef, i32 % Load0, i32 0
+// br label %else
+// 
+// else:
+// %res.phi.else = phi <16 x i32>[% Res0, %cond.load], [undef, % 0]
+// % Mask1 = extractelement <16 x i1> %Mask, i32 1
+// % ToLoad1 = icmp eq i1 % Mask1, true
+// br i1 % ToLoad1, label %cond.load1, label %else2
+// 
+// cond.load1:
+// % Ptr1 = extractelement <16 x i32*> %Ptrs, i32 1
+// % Load1 = load i32, i32* % Ptr1, align 4
+// % Res1 = insertelement <16 x i32> %res.phi.else, i32 % Load1, i32 1
+// br label %else2
+// . . .
+// % Result = select <16 x i1> %Mask, <16 x i32> %res.phi.select, <16 x i32> %Src
+// ret <16 x i32> %Result
+static void ScalarizeMaskedGather(CallInst *CI) {
+  Value *Ptrs = CI->getArgOperand(0);
+  Value *Alignment = CI->getArgOperand(1);
+  Value *Mask = CI->getArgOperand(2);
+  Value *Src0 = CI->getArgOperand(3);
+
+  VectorType *VecType = dyn_cast<VectorType>(CI->getType());
+
+  assert(VecType && "Unexpected return type of masked load intrinsic");
+
+  IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
+  Instruction *InsertPt = CI;
+  BasicBlock *IfBlock = CI->getParent();
+  BasicBlock *CondBlock = nullptr;
+  BasicBlock *PrevIfBlock = CI->getParent();
+  Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+  unsigned AlignVal = cast<ConstantInt>(Alignment)->getZExtValue();
+
+  Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
+
+  Value *UndefVal = UndefValue::get(VecType);
+
+  // The result vector
+  Value *VResult = UndefVal;
+  unsigned VectorWidth = VecType->getNumElements();
+
+  // Shorten the way if the mask is a vector of constants.
+  bool IsConstMask = isa<ConstantVector>(Mask);
+
+  if (IsConstMask) {
+    for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
+      if (cast<ConstantVector>(Mask)->getOperand(Idx)->isNullValue())
+        continue;
+      Value *Ptr = Builder.CreateExtractElement(Ptrs, Builder.getInt32(Idx),
+                                                "Ptr" + Twine(Idx));
+      LoadInst *Load = Builder.CreateAlignedLoad(Ptr, AlignVal,
+                                                 "Load" + Twine(Idx));
+      VResult = Builder.CreateInsertElement(VResult, Load,
+                                            Builder.getInt32(Idx),
+                                            "Res" + Twine(Idx));
+    }
+    Value *NewI = Builder.CreateSelect(Mask, VResult, Src0);
+    CI->replaceAllUsesWith(NewI);
+    CI->eraseFromParent();
+    return;
+  }
+
+  PHINode *Phi = nullptr;
+  Value *PrevPhi = UndefVal;
+
+  for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
+
+    // Fill the "else" block, created in the previous iteration
+    //
+    //  %Mask1 = extractelement <16 x i1> %Mask, i32 1
+    //  %ToLoad1 = icmp eq i1 %Mask1, true
+    //  br i1 %ToLoad1, label %cond.load, label %else
+    //
+    if (Idx > 0) {
+      Phi = Builder.CreatePHI(VecType, 2, "res.phi.else");
+      Phi->addIncoming(VResult, CondBlock);
+      Phi->addIncoming(PrevPhi, PrevIfBlock);
+      PrevPhi = Phi;
+      VResult = Phi;
+    }
+
+    Value *Predicate = Builder.CreateExtractElement(Mask,
+                                                    Builder.getInt32(Idx),
+                                                    "Mask" + Twine(Idx));
+    Value *Cmp = Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, Predicate,
+                                    ConstantInt::get(Predicate->getType(), 1),
+                                    "ToLoad" + Twine(Idx));
+
+    // Create "cond" block
+    //
+    //  %EltAddr = getelementptr i32* %1, i32 0
+    //  %Elt = load i32* %EltAddr
+    //  VResult = insertelement <16 x i32> VResult, i32 %Elt, i32 Idx
+    //
+    CondBlock = IfBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "cond.load");
+    Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+
+    Value *Ptr = Builder.CreateExtractElement(Ptrs, Builder.getInt32(Idx),
+                                              "Ptr" + Twine(Idx));
+    LoadInst *Load = Builder.CreateAlignedLoad(Ptr, AlignVal,
+                                               "Load" + Twine(Idx));
+    VResult = Builder.CreateInsertElement(VResult, Load, Builder.getInt32(Idx),
+                                          "Res" + Twine(Idx));
+
+    // Create "else" block, fill it in the next iteration
+    BasicBlock *NewIfBlock = CondBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "else");
+    Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+    Instruction *OldBr = IfBlock->getTerminator();
+    BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp, OldBr);
+    OldBr->eraseFromParent();
+    PrevIfBlock = IfBlock;
+    IfBlock = NewIfBlock;
+  }
+
+  Phi = Builder.CreatePHI(VecType, 2, "res.phi.select");
+  Phi->addIncoming(VResult, CondBlock);
+  Phi->addIncoming(PrevPhi, PrevIfBlock);
+  Value *NewI = Builder.CreateSelect(Mask, Phi, Src0);
+  CI->replaceAllUsesWith(NewI);
+  CI->eraseFromParent();
+}
+
+// Translate a masked scatter intrinsic, like
+// void @llvm.masked.scatter.v16i32(<16 x i32> %Src, <16 x i32*>* %Ptrs, i32 4,
+//                                  <16 x i1> %Mask)
+// to a chain of basic blocks, that stores element one-by-one if
+// the appropriate mask bit is set.
+//
+// % Ptrs = getelementptr i32, i32* %ptr, <16 x i64> %ind
+// % Mask0 = extractelement <16 x i1> % Mask, i32 0
+// % ToStore0 = icmp eq i1 % Mask0, true
+// br i1 %ToStore0, label %cond.store, label %else
+//
+// cond.store:
+// % Elt0 = extractelement <16 x i32> %Src, i32 0
+// % Ptr0 = extractelement <16 x i32*> %Ptrs, i32 0
+// store i32 %Elt0, i32* % Ptr0, align 4
+// br label %else
+// 
+// else:
+// % Mask1 = extractelement <16 x i1> % Mask, i32 1
+// % ToStore1 = icmp eq i1 % Mask1, true
+// br i1 % ToStore1, label %cond.store1, label %else2
+//
+// cond.store1:
+// % Elt1 = extractelement <16 x i32> %Src, i32 1
+// % Ptr1 = extractelement <16 x i32*> %Ptrs, i32 1
+// store i32 % Elt1, i32* % Ptr1, align 4
+// br label %else2
+//   . . .
+static void ScalarizeMaskedScatter(CallInst *CI) {
+  Value *Src = CI->getArgOperand(0);
+  Value *Ptrs = CI->getArgOperand(1);
+  Value *Alignment = CI->getArgOperand(2);
+  Value *Mask = CI->getArgOperand(3);
+
+  assert(isa<VectorType>(Src->getType()) &&
+         "Unexpected data type in masked scatter intrinsic");
+  assert(isa<VectorType>(Ptrs->getType()) &&
+         isa<PointerType>(Ptrs->getType()->getVectorElementType()) &&
+         "Vector of pointers is expected in masked scatter intrinsic");
+
+  IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
+  Instruction *InsertPt = CI;
+  BasicBlock *IfBlock = CI->getParent();
+  Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+  Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
+
+  unsigned AlignVal = cast<ConstantInt>(Alignment)->getZExtValue();
+  unsigned VectorWidth = Src->getType()->getVectorNumElements();
+
+  // Shorten the way if the mask is a vector of constants.
+  bool IsConstMask = isa<ConstantVector>(Mask);
+
+  if (IsConstMask) {
+    for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
+      if (cast<ConstantVector>(Mask)->getOperand(Idx)->isNullValue())
+        continue;
+      Value *OneElt = Builder.CreateExtractElement(Src, Builder.getInt32(Idx),
+                                                   "Elt" + Twine(Idx));
+      Value *Ptr = Builder.CreateExtractElement(Ptrs, Builder.getInt32(Idx),
+                                                "Ptr" + Twine(Idx));
+      Builder.CreateAlignedStore(OneElt, Ptr, AlignVal);
+    }
+    CI->eraseFromParent();
+    return;
+  }
+  for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
+    // Fill the "else" block, created in the previous iteration
+    //
+    //  % Mask1 = extractelement <16 x i1> % Mask, i32 Idx
+    //  % ToStore = icmp eq i1 % Mask1, true
+    //  br i1 % ToStore, label %cond.store, label %else
+    //
+    Value *Predicate = Builder.CreateExtractElement(Mask,
+                                                    Builder.getInt32(Idx),
+                                                    "Mask" + Twine(Idx));
+    Value *Cmp =
+       Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, Predicate,
+                          ConstantInt::get(Predicate->getType(), 1),
+                          "ToStore" + Twine(Idx));
+
+    // Create "cond" block
+    //
+    //  % Elt1 = extractelement <16 x i32> %Src, i32 1
+    //  % Ptr1 = extractelement <16 x i32*> %Ptrs, i32 1
+    //  %store i32 % Elt1, i32* % Ptr1
+    //
+    BasicBlock *CondBlock = IfBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "cond.store");
+    Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+
+    Value *OneElt = Builder.CreateExtractElement(Src, Builder.getInt32(Idx),
+                                                 "Elt" + Twine(Idx));
+    Value *Ptr = Builder.CreateExtractElement(Ptrs, Builder.getInt32(Idx),
+                                              "Ptr" + Twine(Idx));
+    Builder.CreateAlignedStore(OneElt, Ptr, AlignVal);
+
+    // Create "else" block, fill it in the next iteration
+    BasicBlock *NewIfBlock = CondBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "else");
+    Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+    Instruction *OldBr = IfBlock->getTerminator();
+    BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp, OldBr);
+    OldBr->eraseFromParent();
+    IfBlock = NewIfBlock;
+  }
+  CI->eraseFromParent();
+}
+
+/// If counting leading or trailing zeros is an expensive operation and a zero
+/// input is defined, add a check for zero to avoid calling the intrinsic.
+///
+/// We want to transform:
+///     %z = call i64 @llvm.cttz.i64(i64 %A, i1 false)
+///
+/// into:
+///   entry:
+///     %cmpz = icmp eq i64 %A, 0
+///     br i1 %cmpz, label %cond.end, label %cond.false
+///   cond.false:
+///     %z = call i64 @llvm.cttz.i64(i64 %A, i1 true)
+///     br label %cond.end
+///   cond.end:
+///     %ctz = phi i64 [ 64, %entry ], [ %z, %cond.false ]
+///
+/// If the transform is performed, return true and set ModifiedDT to true.
+static bool despeculateCountZeros(IntrinsicInst *CountZeros,
+                                  const TargetLowering *TLI,
+                                  const DataLayout *DL,
+                                  bool &ModifiedDT) {
+  if (!TLI || !DL)
+    return false;
+
+  // If a zero input is undefined, it doesn't make sense to despeculate that.
+  if (match(CountZeros->getOperand(1), m_One()))
+    return false;
+
+  // If it's cheap to speculate, there's nothing to do.
+  auto IntrinsicID = CountZeros->getIntrinsicID();
+  if ((IntrinsicID == Intrinsic::cttz && TLI->isCheapToSpeculateCttz()) ||
+      (IntrinsicID == Intrinsic::ctlz && TLI->isCheapToSpeculateCtlz()))
+    return false;
+
+  // Only handle legal scalar cases. Anything else requires too much work.
+  Type *Ty = CountZeros->getType();
+  unsigned SizeInBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
+  if (Ty->isVectorTy() || SizeInBits > DL->getLargestLegalIntTypeSize())
+    return false;
+
+  // The intrinsic will be sunk behind a compare against zero and branch.
+  BasicBlock *StartBlock = CountZeros->getParent();
+  BasicBlock *CallBlock = StartBlock->splitBasicBlock(CountZeros, "cond.false");
+
+  // Create another block after the count zero intrinsic. A PHI will be added
+  // in this block to select the result of the intrinsic or the bit-width
+  // constant if the input to the intrinsic is zero.
+  BasicBlock::iterator SplitPt = ++(BasicBlock::iterator(CountZeros));
+  BasicBlock *EndBlock = CallBlock->splitBasicBlock(SplitPt, "cond.end");
+
+  // Set up a builder to create a compare, conditional branch, and PHI.
+  IRBuilder<> Builder(CountZeros->getContext());
+  Builder.SetInsertPoint(StartBlock->getTerminator());
+  Builder.SetCurrentDebugLocation(CountZeros->getDebugLoc());
+
+  // Replace the unconditional branch that was created by the first split with
+  // a compare against zero and a conditional branch.
+  Value *Zero = Constant::getNullValue(Ty);
+  Value *Cmp = Builder.CreateICmpEQ(CountZeros->getOperand(0), Zero, "cmpz");
+  Builder.CreateCondBr(Cmp, EndBlock, CallBlock);
+  StartBlock->getTerminator()->eraseFromParent();
+
+  // Create a PHI in the end block to select either the output of the intrinsic
+  // or the bit width of the operand.
+  Builder.SetInsertPoint(&EndBlock->front());
+  PHINode *PN = Builder.CreatePHI(Ty, 2, "ctz");
+  CountZeros->replaceAllUsesWith(PN);
+  Value *BitWidth = Builder.getInt(APInt(SizeInBits, SizeInBits));
+  PN->addIncoming(BitWidth, StartBlock);
+  PN->addIncoming(CountZeros, CallBlock);
+
+  // We are explicitly handling the zero case, so we can set the intrinsic's
+  // undefined zero argument to 'true'. This will also prevent reprocessing the
+  // intrinsic; we only despeculate when a zero input is defined.
+  CountZeros->setArgOperand(1, Builder.getTrue());
+  ModifiedDT = true;
+  return true;
+}
+
 bool CodeGenPrepare::optimizeCallInst(CallInst *CI, bool& ModifiedDT) {
   BasicBlock *BB = CI->getParent();
 
@@ -1384,7 +1781,7 @@ bool CodeGenPrepare::optimizeCallInst(CallInst *CI, bool& ModifiedDT) {
     }
     case Intrinsic::masked_load: {
       // Scalarize unsupported vector masked load
-      if (!TTI->isLegalMaskedLoad(CI->getType(), 1)) {
+      if (!TTI->isLegalMaskedLoad(CI->getType())) {
         ScalarizeMaskedLoad(CI);
         ModifiedDT = true;
         return true;
@@ -1392,13 +1789,29 @@ bool CodeGenPrepare::optimizeCallInst(CallInst *CI, bool& ModifiedDT) {
       return false;
     }
     case Intrinsic::masked_store: {
-      if (!TTI->isLegalMaskedStore(CI->getArgOperand(0)->getType(), 1)) {
+      if (!TTI->isLegalMaskedStore(CI->getArgOperand(0)->getType())) {
         ScalarizeMaskedStore(CI);
         ModifiedDT = true;
         return true;
       }
       return false;
     }
+    case Intrinsic::masked_gather: {
+      if (!TTI->isLegalMaskedGather(CI->getType())) {
+        ScalarizeMaskedGather(CI);
+        ModifiedDT = true;
+        return true;
+      }
+      return false;
+    }
+    case Intrinsic::masked_scatter: {
+      if (!TTI->isLegalMaskedScatter(CI->getArgOperand(0)->getType())) {
+        ScalarizeMaskedScatter(CI);
+        ModifiedDT = true;
+        return true;
+      }
+      return false;
+    }
     case Intrinsic::aarch64_stlxr:
     case Intrinsic::aarch64_stxr: {
       ZExtInst *ExtVal = dyn_cast<ZExtInst>(CI->getArgOperand(0));
@@ -1416,6 +1829,11 @@ bool CodeGenPrepare::optimizeCallInst(CallInst *CI, bool& ModifiedDT) {
       II->replaceAllUsesWith(II->getArgOperand(0));
       II->eraseFromParent();
       return true;
+
+    case Intrinsic::cttz:
+    case Intrinsic::ctlz:
+      // If counting zeros is expensive, try to avoid it.
+      return despeculateCountZeros(II, TLI, DL, ModifiedDT);
     }
 
     if (TLI) {
@@ -2300,9 +2718,7 @@ class TypePromotionHelper {
   /// \brief Utility function to determine if \p OpIdx should be promoted when
   /// promoting \p Inst.
   static bool shouldExtOperand(const Instruction *Inst, int OpIdx) {
-    if (isa<SelectInst>(Inst) && OpIdx == 0)
-      return false;
-    return true;
+    return !(isa<SelectInst>(Inst) && OpIdx == 0);
   }
 
   /// \brief Utility function to promote the operand of \p Ext when this
@@ -2439,10 +2855,8 @@ bool TypePromotionHelper::canGetThrough(const Instruction *Inst,
     return false;
 
   // #2 check that the truncate just drops extended bits.
-  if (Inst->getType()->getIntegerBitWidth() >= OpndType->getIntegerBitWidth())
-    return true;
-
-  return false;
+  return Inst->getType()->getIntegerBitWidth() >=
+         OpndType->getIntegerBitWidth();
 }
 
 TypePromotionHelper::Action TypePromotionHelper::getAction(
@@ -3846,15 +4260,197 @@ bool CodeGenPrepare::optimizeExtUses(Instruction *I) {
   return MadeChange;
 }
 
+// Find loads whose uses only use some of the loaded value's bits.  Add an "and"
+// just after the load if the target can fold this into one extload instruction,
+// with the hope of eliminating some of the other later "and" instructions using
+// the loaded value.  "and"s that are made trivially redundant by the insertion
+// of the new "and" are removed by this function, while others (e.g. those whose
+// path from the load goes through a phi) are left for isel to potentially
+// remove.
+//
+// For example:
+//
+// b0:
+//   x = load i32
+//   ...
+// b1:
+//   y = and x, 0xff
+//   z = use y
+//
+// becomes:
+//
+// b0:
+//   x = load i32
+//   x' = and x, 0xff
+//   ...
+// b1:
+//   z = use x'
+//
+// whereas:
+//
+// b0:
+//   x1 = load i32
+//   ...
+// b1:
+//   x2 = load i32
+//   ...
+// b2:
+//   x = phi x1, x2
+//   y = and x, 0xff
+//
+// becomes (after a call to optimizeLoadExt for each load):
+//
+// b0:
+//   x1 = load i32
+//   x1' = and x1, 0xff
+//   ...
+// b1:
+//   x2 = load i32
+//   x2' = and x2, 0xff
+//   ...
+// b2:
+//   x = phi x1', x2'
+//   y = and x, 0xff
+//
+
+bool CodeGenPrepare::optimizeLoadExt(LoadInst *Load) {
+
+  if (!Load->isSimple() ||
+      !(Load->getType()->isIntegerTy() || Load->getType()->isPointerTy()))
+    return false;
+
+  // Skip loads we've already transformed or have no reason to transform.
+  if (Load->hasOneUse()) {
+    User *LoadUser = *Load->user_begin();
+    if (cast<Instruction>(LoadUser)->getParent() == Load->getParent() &&
+        !dyn_cast<PHINode>(LoadUser))
+      return false;
+  }
+
+  // Look at all uses of Load, looking through phis, to determine how many bits
+  // of the loaded value are needed.
+  SmallVector<Instruction *, 8> WorkList;
+  SmallPtrSet<Instruction *, 16> Visited;
+  SmallVector<Instruction *, 8> AndsToMaybeRemove;
+  for (auto *U : Load->users())
+    WorkList.push_back(cast<Instruction>(U));
+
+  EVT LoadResultVT = TLI->getValueType(*DL, Load->getType());
+  unsigned BitWidth = LoadResultVT.getSizeInBits();
+  APInt DemandBits(BitWidth, 0);
+  APInt WidestAndBits(BitWidth, 0);
+
+  while (!WorkList.empty()) {
+    Instruction *I = WorkList.back();
+    WorkList.pop_back();
+
+    // Break use-def graph loops.
+    if (!Visited.insert(I).second)
+      continue;
+
+    // For a PHI node, push all of its users.
+    if (auto *Phi = dyn_cast<PHINode>(I)) {
+      for (auto *U : Phi->users())
+        WorkList.push_back(cast<Instruction>(U));
+      continue;
+    }
+
+    switch (I->getOpcode()) {
+    case llvm::Instruction::And: {
+      auto *AndC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
+      if (!AndC)
+        return false;
+      APInt AndBits = AndC->getValue();
+      DemandBits |= AndBits;
+      // Keep track of the widest and mask we see.
+      if (AndBits.ugt(WidestAndBits))
+        WidestAndBits = AndBits;
+      if (AndBits == WidestAndBits && I->getOperand(0) == Load)
+        AndsToMaybeRemove.push_back(I);
+      break;
+    }
+
+    case llvm::Instruction::Shl: {
+      auto *ShlC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
+      if (!ShlC)
+        return false;
+      uint64_t ShiftAmt = ShlC->getLimitedValue(BitWidth - 1);
+      auto ShlDemandBits = APInt::getAllOnesValue(BitWidth).lshr(ShiftAmt);
+      DemandBits |= ShlDemandBits;
+      break;
+    }
+
+    case llvm::Instruction::Trunc: {
+      EVT TruncVT = TLI->getValueType(*DL, I->getType());
+      unsigned TruncBitWidth = TruncVT.getSizeInBits();
+      auto TruncBits = APInt::getAllOnesValue(TruncBitWidth).zext(BitWidth);
+      DemandBits |= TruncBits;
+      break;
+    }
+
+    default:
+      return false;
+    }
+  }
+
+  uint32_t ActiveBits = DemandBits.getActiveBits();
+  // Avoid hoisting (and (load x) 1) since it is unlikely to be folded by the
+  // target even if isLoadExtLegal says an i1 EXTLOAD is valid.  For example,
+  // for the AArch64 target isLoadExtLegal(ZEXTLOAD, i32, i1) returns true, but
+  // (and (load x) 1) is not matched as a single instruction, rather as a LDR
+  // followed by an AND.
+  // TODO: Look into removing this restriction by fixing backends to either
+  // return false for isLoadExtLegal for i1 or have them select this pattern to
+  // a single instruction.
+  //
+  // Also avoid hoisting if we didn't see any ands with the exact DemandBits
+  // mask, since these are the only ands that will be removed by isel.
+  if (ActiveBits <= 1 || !APIntOps::isMask(ActiveBits, DemandBits) ||
+      WidestAndBits != DemandBits)
+    return false;
+
+  LLVMContext &Ctx = Load->getType()->getContext();
+  Type *TruncTy = Type::getIntNTy(Ctx, ActiveBits);
+  EVT TruncVT = TLI->getValueType(*DL, TruncTy);
+
+  // Reject cases that won't be matched as extloads.
+  if (!LoadResultVT.bitsGT(TruncVT) || !TruncVT.isRound() ||
+      !TLI->isLoadExtLegal(ISD::ZEXTLOAD, LoadResultVT, TruncVT))
+    return false;
+
+  IRBuilder<> Builder(Load->getNextNode());
+  auto *NewAnd = dyn_cast<Instruction>(
+      Builder.CreateAnd(Load, ConstantInt::get(Ctx, DemandBits)));
+
+  // Replace all uses of load with new and (except for the use of load in the
+  // new and itself).
+  Load->replaceAllUsesWith(NewAnd);
+  NewAnd->setOperand(0, Load);
+
+  // Remove any and instructions that are now redundant.
+  for (auto *And : AndsToMaybeRemove)
+    // Check that the and mask is the same as the one we decided to put on the
+    // new and.
+    if (cast<ConstantInt>(And->getOperand(1))->getValue() == DemandBits) {
+      And->replaceAllUsesWith(NewAnd);
+      if (&*CurInstIterator == And)
+        CurInstIterator = std::next(And->getIterator());
+      And->eraseFromParent();
+      ++NumAndUses;
+    }
+
+  ++NumAndsAdded;
+  return true;
+}
+
 /// Check if V (an operand of a select instruction) is an expensive instruction
 /// that is only used once.
 static bool sinkSelectOperand(const TargetTransformInfo *TTI, Value *V) {
   auto *I = dyn_cast<Instruction>(V);
-  if (I && I->hasOneUse() &&
-      TTI->getUserCost(I) == TargetTransformInfo::TCC_Expensive)
-    return true;
-
-  return false;
+  // If it's safe to speculatively execute, then it should not have side
+  // effects; therefore, it's safe to sink and possibly *not* execute.
+  return I && I->hasOneUse() && isSafeToSpeculativelyExecute(I) &&
+         TTI->getUserCost(I) >= TargetTransformInfo::TCC_Expensive;
 }
 
 /// Returns true if a SelectInst should be turned into an explicit branch.
@@ -4083,6 +4679,49 @@ bool CodeGenPrepare::optimizeShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst *SVI) {
   return MadeChange;
 }
 
+bool CodeGenPrepare::optimizeSwitchInst(SwitchInst *SI) {
+  if (!TLI || !DL)
+    return false;
+
+  Value *Cond = SI->getCondition();
+  Type *OldType = Cond->getType();
+  LLVMContext &Context = Cond->getContext();
+  MVT RegType = TLI->getRegisterType(Context, TLI->getValueType(*DL, OldType));
+  unsigned RegWidth = RegType.getSizeInBits();
+
+  if (RegWidth <= cast<IntegerType>(OldType)->getBitWidth())
+    return false;
+
+  // If the register width is greater than the type width, expand the condition
+  // of the switch instruction and each case constant to the width of the
+  // register. By widening the type of the switch condition, subsequent
+  // comparisons (for case comparisons) will not need to be extended to the
+  // preferred register width, so we will potentially eliminate N-1 extends,
+  // where N is the number of cases in the switch.
+  auto *NewType = Type::getIntNTy(Context, RegWidth);
+
+  // Zero-extend the switch condition and case constants unless the switch
+  // condition is a function argument that is already being sign-extended.
+  // In that case, we can avoid an unnecessary mask/extension by sign-extending
+  // everything instead.
+  Instruction::CastOps ExtType = Instruction::ZExt;
+  if (auto *Arg = dyn_cast<Argument>(Cond))
+    if (Arg->hasSExtAttr())
+      ExtType = Instruction::SExt;
+
+  auto *ExtInst = CastInst::Create(ExtType, Cond, NewType);
+  ExtInst->insertBefore(SI);
+  SI->setCondition(ExtInst);
+  for (SwitchInst::CaseIt Case : SI->cases()) {
+    APInt NarrowConst = Case.getCaseValue()->getValue();
+    APInt WideConst = (ExtType == Instruction::ZExt) ?
+                      NarrowConst.zext(RegWidth) : NarrowConst.sext(RegWidth);
+    Case.setValue(ConstantInt::get(Context, WideConst));
+  }
+
+  return true;
+}
+
 namespace {
 /// \brief Helper class to promote a scalar operation to a vector one.
 /// This class is used to move downward extractelement transition.
@@ -4505,8 +5144,10 @@ bool CodeGenPrepare::optimizeInst(Instruction *I, bool& ModifiedDT) {
   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
     stripInvariantGroupMetadata(*LI);
     if (TLI) {
+      bool Modified = optimizeLoadExt(LI);
       unsigned AS = LI->getPointerAddressSpace();
-      return optimizeMemoryInst(I, I->getOperand(0), LI->getType(), AS);
+      Modified |= optimizeMemoryInst(I, I->getOperand(0), LI->getType(), AS);
+      return Modified;
     }
     return false;
   }
@@ -4555,6 +5196,9 @@ bool CodeGenPrepare::optimizeInst(Instruction *I, bool& ModifiedDT) {
   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I))
     return optimizeShuffleVectorInst(SVI);
 
+  if (auto *Switch = dyn_cast<SwitchInst>(I))
+    return optimizeSwitchInst(Switch);
+
   if (isa<ExtractElementInst>(I))
     return optimizeExtractElementInst(I);